一种出光效果可调的背光源

技术领域

本申请涉及照明技术领域，尤其是涉及一种出光效果可调的背光源。

背景技术

背光源是光学领域广泛应用的一种结构，不管是用作照明还是为显示器提供背光，背光源都具有不可或缺的作用。它一般包括了两个组件，即发光组件和调光组件，发光组件用于产生光线，而调光组件则接收并调制来自发光组件的光线，以控制背光源的亮度和均匀度。

调光组件在背光源中起着重要作用，针对不同应用场景进行不同设计，调光组件可以实现不同的调光效果。例如，调整透光率以改变背光源的光线亮度，调整调光组件的颜色以改变出光的色彩，以及，通过不同光焦度的透镜实现光线的汇聚或者发散效果。

但是，目前市面上常见的调光组件一般采用固定光焦度的设计，这种设计能够满足大部分常规应用需求，但也存在一些限制。例如，远射型的手电筒虽然可以制造高亮度的小光斑，却无法实现大范围的照明，而能大范围照明的灯板又无法实现聚焦，当存在多种使用需求的时候，固定光焦度的调光组件难免有所局限。因此，亟需一种调光组件光焦度可调的背光源，以实现更多样化的出光效果。

发明内容

为了解决上述问题，实现更多样化的出光效果，本申请提供一种出光效果可调的背光源。

本申请提供的一种出光效果可调的背光源采用如下的技术方案：

一种出光效果可调的背光源，包括发光组件和调光组件，所述发光组件包括基板和多个发光单元，多个所述发光单元设置于所述基板的一侧且与所述基板电连接；所述调光组件包括孔板和调光膜，所述孔板平行于所述基板且设置于所述基板靠近发光单元的一侧，所述孔板包括了相互平行的上板、下板和将所述上板和下板的边缘圈围密封的围板，所述下板位于所述基板和所述上板之间，所述上板和所述下板均开设有与所述发光单元一一对应的调光孔，每个所述调光孔被所述调光膜封闭；所述调光膜和所述孔板圈围形成的空间内设有容纳腔，所述容纳腔内填充有光导率均匀的液体，相对的两个所述调光膜以及二者之间的所述液体构成调光单元，所述调光单元可以在凸透镜与凹透镜之间切换。

通过采用上述技术方案，发光单元所发出的光线被调光单元调制后出射，当调光单元的形态切换时，出光效果也随之变化，具体的，当调光单元为凸透镜时，本申请提供会聚的光线，而当调光单元为凹透镜时，本申请提供发散的光线。

可选的，所述调光组件还包括调压筒和活塞，所述下板还包括与所述调压筒相配合的调压孔，所述调压筒和所述活塞将所述调压孔封闭，所述活塞与所述调压筒内壁滑动配合，用于改变所述调光单元的光焦度。

通过采用上述技术方案，当活塞在调压筒内滑动时，容纳腔的容积变化，进而影响液体的压强，而液压与外界的大气之间的压差作用于调光膜之上，就迫使调光膜发生相应的形变，实现调光单元光焦度的变化。

可选的，所述调压筒的母线与所述下板垂直，所述活塞通过连杆与所述基板固定连接，当所述基板靠近或远离所述孔板，所述调光单元的光焦度随之变化。

通过采用上述技术方案，仅需移动基板就能实现对调光单元的调整，且当存在多个活塞时，基板的推动能保证各活塞的位移相等， 调节效果更稳定，避免活塞之间残余应力的产生。

可选的，所述出光效果可调的背光源还包括与所述孔板固定连接的侧板，所述侧板与所述基板垂直，将所述发光组件和所述调光组件圈围，所述基板滑动连接于所述侧板。

通过采用上述技术方案，基板与副班的滑动连接，能在活塞和调压筒之外进一步对基板的移动方向进行定位，防止基板倾斜。

可选的，所述调光膜为弹性膜，当所述活塞位于其移动范围的中央时，所述液体的压强为一个大气压，所述调光膜为与所述基板平行的平面膜。

通过采用上述技术方案，当活塞位于调整范围中央时，调光单元为平面镜，为调光单元向凹透镜和凸透镜的调整预留了充分的调整余地。

可选的，所述出光效果可调的背光源还包括与所述孔板固定连接的侧板，所述侧板与所述基板垂直且将所述发光组件和所述调光组件圈围，所述基板与所述侧板滑动配合且二者之间密封，所述调光膜与所述下板所在的平面所圈围的体积大于或等于所述调光膜与所述上板所在的平面所圈围的体积。

通过采用上述技术方案，调光膜的形变由基板与下板之间的空间大小所决定，一方面，结构较为简单，可以使背光源更为轻薄，适配显示器等应用场景，另一方面，调光单元对光线起发散作用时，光源与调光组件的距离较近，调光单元对光线起会聚作用时，光源与调光组件的距离较远，进一步增强调光的效果。

可选的，所述上板对应的所述调光膜为刚性平面膜。

通过采用上述技术方案，调光单元的凹凸性仅受下板对应的调光膜的影响，调整结构更简单，且出光面为平面，更方便配合元件的装配。

可选的，所述调光膜为双稳态结构，其两个稳态分别位于其对应所述调光孔靠近所述发光组件的一侧和背离所述发光组件的一侧。

通过采用上述技术方案，调光膜只需要在其形变的过程中提供足够的瞬时压差就能完成并保持形状，后续即使下板与基板之间的气压泄露至一个大气压也不会影响调光单元对光线的调制。

可选的，所述调光组件还包括封边膜，所述上板和下板被所述封边膜连接，所述封边膜、所述孔板和所述调光膜形成封闭空间，所述封边膜将所有所述调光单元圈围且与所述围板存在间隙，所述围板上开设有通气孔。

通过采用上述技术方案，在封边膜的调控范围内，即使调光单元发生形变，封边膜也能相应形变以稳定容纳腔的容积以及腔内的液压，以实现更大的调整压差，且当后续液压膜背离液体一侧的气体泄漏，压强下降至一个大气压后，液压膜两侧的压强平衡，也不至于失稳。

可选的，所述发光单元包括一个或多个发光芯片。

通过采用上述技术方案，根据实际使用需求，仅需调整发光芯片的数量和参数，就能调整单个发光单元的功率和光线属性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过调整调光单元的形状，可以对调光组件的调光效果进行灵活调整，调光组件不再限制于固定的光焦度和调光作用，使本申请能在不同场景下按需发挥聚光或发散光的效果；

2.各调光单元的液体通过容纳腔导通，一方面方便调光膜形变时的液量补充，另一方面使得各调光单元内具有相同的液压，在调光膜尺寸、材质相同的情况下，各调光单元具有相同的形状，能对发光组件产生的光线产稳定的调制效果；

3.仅需调整基板和孔板的距离就能实现光效的变化，且各调光单元的变化程度相同；

4.部分技术方案中，调光单元为凸透镜时，发光单元与调光单元的距离较大，而调光单元为凹透镜时，发光单元与调光单元的距离较小，能进一步增强光线发散或会聚的效果；

5.双稳态结构的调光膜的设置，仅需要在调光单元调整的过程中对调光膜施加瞬时的压差，当调光膜切换至另一个稳态后，即使两侧的压强相等，也不会失稳；

6.封边膜随着调光单元的形变而相应的形变，维持容纳腔的容积与液压稳定，增大调光膜两侧的压差，方便调整的同时也增强了调整后结构的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例1的出光效果可调的背光源的整体结构图；

图2是本申请实施例1的出光效果可调的背光源在聚光状态的剖面图；

图3是本申请实施例1的出光效果可调的背光源在聚光状态的剖面图；

图4是本申请实施例1的出光效果可调的背光源在发散状态的剖面图；

图5是本申请实施例2的出光效果可调的背光源的整体结构图；

图6是本申请实施例2的出光效果可调的背光源在聚光状态的剖面图；

图7是本申请实施例2的出光效果可调的背光源在发散状态的剖面图。

附图标记说明：

1、发光组件；11、基板；12、发光单元；

2、调光组件；21、孔板；211、上板；212、下板；2121、调压孔；213、围板；2131、通气孔；22、调光膜；23、液体；24、调压筒；25、活塞；26、连杆；27、封边膜；

3、侧板。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种出光效果可调的背光源。

实施例1

参照图1、图2，出光效果可调的背光源包括发光组件1、调光组件2和侧板3。发光组件1包括基板11与设置于基板11一侧的发光单元12；调光组件2包括多个与发光单元12正对的调光单元，调光单元可以在多个光焦度之间进行调整；侧板3与基板11垂直且将发光组件1和调光组件2圈围。

参考图2、图3，发光单元12在基板11的表面阵列排布，且与基板11保持电连接，每个发光单元12包括了一个或多个发光芯片，发光芯片的出光方向优选的垂直基板11朝向调光组件2。发光芯片的数量、类型及具体型号可根据实际使用场景配置。可选的，应用于显示装置时，发光芯片为LED芯片或者micro LED芯片；而用作照明装置时，发光芯片优选的为LED芯片或者LD芯片。

基板11与侧板3滑动配合，且基板11的滑动方向与基板11相互垂直。

调光组件2包括孔板21、调光膜22和调压筒24、活塞25，其中孔板21与侧板3固定连接。

孔板21与基板11相互平行且设置于基板11靠近发光单元12的一侧，孔板21包括上板211、下板212和围板213，上板211与下板212相互平行且被围板213圈围，下板212位于上板211靠近基板11的一侧。上板211和下板212均开设有与发光单元12一一对应的调光孔，发光单元12在上板211和下板212的正投影落入其对应的调光孔内，调光孔优选的为圆形，发光单元12几何中心在调光孔平面的正投影位于调光孔的圆心。

参考图2、图4，每个调光孔对应设置一张调光膜22，调光膜22为弹性透明膜，且将其对应的调光孔封闭，当调光膜22两侧的压强差发生变化时，调光膜22可以自由向调光孔两侧形变，通过弹性形变产生的弹力抵消压强差以达到平衡状态。

下板212上还开设多个调压孔2121，调压孔2121为贯穿下板212且轴线与下板212垂直的通孔，调压孔2121与调光孔不存在干涉，且调压孔2121优选的设置于多个调光孔之间。调压筒24和调压孔2121一一对应设置，优选的，调压筒24的内壁母线与下板212垂直，其靠近调压孔2121一端的底面尺寸、形状与调光孔配合设置。活塞25滑动设置于调压筒24内，且活塞25远离调光单元的一侧通过连杆26与基板11连接。活塞25、调压筒24将调压孔2121密封，由孔板21、调光膜22、调压筒24、活塞25和围板213共同形成的容纳腔内填充有光导率均匀的液体23。

本实施例中，连杆26远离活塞25的一端与基板11固定连接，连杆26与基板11垂直，与调压筒24的内壁的母线平行。在本申请的另一个实施例中，调压筒24与基板11不垂直平行，则连杆26的两端通过球铰链分别与活塞25和基板11可活动连接。

当活塞25在调压孔2121内移动时，容纳腔的容积变化，液体23的液压相应变化，使调光单元随之形变，光焦度发生变化。当活塞25位于移动范围的中央时，容纳腔内液压为一个大气压，调光膜22两侧的压强相互平衡，调光膜22表现为平面膜。

实施例1的实施原理为：

发光芯片在基板11的控制下发出光线，因为发光芯片的出光方向朝向调光组件2，所以，每个发光单元12所产生的光线表现为一个具有一定发散角的光束，光束的光轴经过其对应调光孔的圆心且与孔板21相垂直。光束经过调光单元的调制后出射，表现为不同的光线效果。

当基板11靠近或远离孔板21，活塞25被连杆26推动在调压筒24内移动，容纳腔内的液压发生变化，使调光单元调整为不同的光焦度，进而对光束起到不同的调制效果，具体的，本实施例包括了平射、聚光和发散三种模式。

平射模式：活塞25位于其移动范围的中央，容纳腔内外的压强平衡，调光膜22不存在形变的动力，表现为平面膜，调光单元为平面镜。光束经过平面镜的时候会有可忽略不计的发散，但是光束角和传播方向均不发生变化。

聚光模式：参考图2、图3，活塞25向靠近孔板21的方向移动，压缩容纳腔的空间，使容纳腔内液体23的压强增大，调光膜22靠近液体23一侧的压强大于背离液体23一侧的气压，因此，调光膜22在压差的作用下向压强小的一侧膨出，直至弹性形变所带来的弹力足以抵消其两侧的压差。此时，调光单元的出光面和入光面都向外凸出，表现为凸透镜，光束经过调光单元的调制更加会聚。

发散模式：参考图4，活塞25向远离孔板21的方向移动，使容纳腔的容积增加，液体23的压强随之下降，调光膜22靠近液体23一侧的压强小于其背离液体23一侧的压强，因此，在压差的作用下，调光膜22向靠近液体23的方向凹陷，直至弹性形变产生的弹力足以抵消其两侧的压差。此时，调光单元的出光面和入光面都向内凹陷，表现为凹透镜，光束经过调光单元的调制后，光束角扩大，表现为发散光。

需要注意的是，本实施例中的调光膜22为弹性膜，这是为了实现当液压变化时，调光膜22相应变化，使调光单元的光焦度以及出光效果实现无级调整，方便使用者更加灵活的配置复合自己需求的光线效果。但是，即使调光膜22不为弹性膜，比如，在本申请另一个实施例中，调光膜22为双稳态膜，其两个稳态分别在调光孔的两侧凸出，则，在活塞25的调整下，调光单元也至少能在凸透镜和凹透镜两个状态之间切换，实现聚光模式和发散模式的切换，虽然效果调整不如弹性膜灵活，但是依旧能在一定程度上解决本申请所要解决的技术问题。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

参照图5，本实施例的调光组件2包括孔板21、围板213、调光膜22和填充其中的液体23本实施例下板212结构与上板211相同，并不存在调压孔2121的设计。

参考图6、图7，侧板3将发光组件1和调光组件2圈围，具体的，侧板3与下板212固定连接，基板11与侧板3滑动连接，侧板3与下板212间、侧板3与基板11间均做密封处理，使侧板3、基板11、下板212以及下板212对应的多个调光膜22共同构成密闭空间。当基板11相对靠近或远离孔板21时，密闭空间的气压发生变化，推动下板212所对应的调光膜22变形，甚至进一步影响上板211所对应的调光膜22的形变，实现调光单元调光效果的变化。

可选的，调光膜22为双稳态结构，其两个稳态分别位于其对应调光孔靠近发光组件1的一侧和背离发光组件1的一侧。

可选的，参考图5、图6，本实施例还包括连接且圈围上板211和下板212之间间隙的封边膜27，封边膜27、孔板21和调光膜22形成容纳腔，在封边膜27和围板213之间存在间隙，且在围板213上开设通气孔2131。当容纳腔压缩或膨胀时，封边膜27变形以平衡容纳腔内的压强。

调光膜22与下板212所对应的平面所圈围的体积大于调光膜22与上板211所对应的平面所圈围的体积，可选的，上板211所对应的调光膜22为刚性平面膜。

实施例2的实施原理为：

当基板11靠近或远离孔板21，密闭空间内的气压发生变化，下板212所对应的调光膜22两侧的压强不平衡，使调光膜22向靠近上板211方向形变，而上板211和下板212之间容纳腔的容积随之变化，进而引发容纳腔的液压变化，上板211对应的调光膜22在压差作用下向远离发光组件1的方向形变，换言之，容纳腔、密闭空间和外界大气以上板211和下板212所对应的两层调光膜22为界实现动态平衡。具体的，在下板212所对应的调光膜22的两侧，密闭空间与容纳腔的压差被调光膜22平衡；在上板211所对应的调光膜22的两侧，容纳腔与大气的压差被调光膜22平衡。

需要注意的是，本实施例中虽然有限定，调光膜22与下板212所对应的平面所圈围的体积大于调光膜22与上板211所对应的平面所圈围的体积，但是，实际上，只要有形变发生，因为上板211所对应的调光膜22两侧存在压差，所以，当上板211所对应的调光膜22朝着远离发光单元12的方向凸出时，容纳腔内液压大于大气压，当上板211所对应的调光膜22朝着靠近发光单元12的方向内凹时，容纳腔内液压小于大气压，也即，只要保证调光膜22为平面时，容纳腔内的液压为大气压，就能满足上述的限定条件，无需额外设定。可选的，当上板211所对应的调光膜22为刚性平面膜时同样能保证上述限定条件的实现。

可选的，考虑到密闭空间的密封性对生产精度要求较高，调光膜22具有两个稳态，这种情况下，只需要在基板11移动的瞬间产生足够推动调光膜22的瞬时压差，之后即使密闭空间的密封性被破坏，也不会影响调光膜22的形状，在这种依靠调光膜22本身的稳定性保持调光单元形态的实施方案中，容纳腔内的压强优选的保持为与外界平衡的一个大气压，因此，当调光膜22形变时，封边膜27形变以维持容纳腔内液压的稳定。

而在上板211对应的调光膜22为刚性平面膜的实施方案中，封边膜27的设计能使容纳腔内液压稳定，增加下板212所对应的调光膜22两侧的压差，使调整效果更加明确。

与实施例1相同的，本申请同样具有至少聚光和发散两种模式，而在密闭空间的密封性良好且调光膜22为弹性膜时，额外具有平射的模式，且可以实现光效的无级调节。

此外，与实施例1不同的是，本实施例基板11与孔板21相互靠近时，光线逐渐发散，而基板11与孔板21距离增大时，光线逐渐会聚。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。