光学透镜、显示单元、灯条及显示屏的制作方法

本实用新型涉及照明及显示设备技术领域，特别是涉及一种光学透镜、显示单元、灯条及显示屏。

背景技术：

随着社会的不断发展与进步，各地对楼宇、景观、地标性建筑的户外亮化工程越发重视，由灯条组成的显示屏作为一种节能高效、寿命长、显示效果精彩的高科技显示媒介，得到广泛的应用。现有显示屏的灯条中常用点光源的灯壳主要包括两种结构类型，一种是平面灯壳，光的发射角度一般为110度左右，另一种是球形灯壳，光的发射角度一般为130度左右。这两种点光源组成的显示屏有共同的缺点，即近视点炫光大、刺眼，另外，上射光过量，一方面导致光线资源浪费，另一方面导致光污染，影响飞机航行。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种光学透镜、显示单元、灯条及显示屏，以解决上述技术问题。

本实用新型提出一种光学透镜，用于罩设在光源的外部，进而对所述光源发出的光进行折射及反射处理；所述光学透镜包括主体部、挡光部和折射部，其中，主体部内部设置有容纳腔，用于容纳所述光源；挡光部设置于所述主体部的一端，用于反射所述光源发出的光，使得光线背离挡光部射出；折射部设置于所述主体部的中部，所述折射部具有第一曲面和第二曲面，所述第一曲面靠近所述光源，用于对光源发出的光线进行第一次折射；所述第二曲面远离所述光源，用于对光线进行第二次折射，第一次折射和第二次折射均使得光线背离挡光部射出。

在一个实施例中，所述挡光部包括连接壁和挡壁，所述连接壁和挡壁之间设置有第一凹槽，连接壁与主体部连接，挡壁的一端与折射部连接，所述折射部内开设有第二凹槽，所述第一凹槽与第二凹槽均分别与所述容纳腔相连通，所述挡壁位于所述第一凹槽与第二凹槽之间，所述挡壁包括相对设置第三面和第四面，所述第三面靠近第一凹槽，所述第四面靠近第二凹槽，所述第三面上设置有反射膜，所述光源发出的光线经过第四面折射到所述反射膜上，所述反射膜将光线进行反射，使得光线背离第一凹槽射出。

在一个实施例中，所述第四面为曲面，朝向第一凹槽的方向凸出。

在一个实施例中，所述第一曲面和第二曲面均背离所述容纳腔凸出，并且所述第一曲面的曲率半径大于所述第二曲面的曲率半径。

在一个实施例中，所述折射部的外表面靠近挡光部的一端为第一端，远离挡光部的一端为第二端，所述第一端与容纳腔的最小距离大于第二端与容纳腔的最小距离。

本实用新型还提出一种显示单元，包括光源和上面任一所述的光学透镜，所述光学透镜罩设在所述光源的外部，对所述光源发出的光进行折射及反射处理，使得所述光源发出的光线背离挡光部射出。

在一个实施例中，显示单元还包括底壳和灯板，所述灯板设置在所述光学透镜与底壳之间，所述光源设置在所述灯板靠近光学透镜的一面上，所述底壳用于将所述灯板安装在所述光学透镜的容纳腔内。

在一个实施例中，所述底壳靠近光学透镜的端面上设置有第一导向柱和第二导向柱，所述灯板靠近底壳的端面上设置有第一安装槽，所述光学透镜靠近底壳的端面上设置有第二安装槽，所述第一导向柱能够插设于第一安装槽，第二导向柱能够插设于第二安装槽，从而使得底壳能够与光学透镜精准对位，将灯板精准安装在所述光学透镜的容纳腔内。

在一个实施例中，所述第二导向柱的轴向中空，用于穿设螺纹紧固件，所述第二安装槽设置有内螺纹，所述螺纹紧固件能够穿过第二导向柱与所述光学透镜螺纹连接，进而将所述底壳与光学透镜紧固连接。

在一个实施例中，所述底壳与光学透镜之间涂设有防水密封胶或者设置有防水密封垫。

在一个实施例中，所述灯板上连接有线材，所述底壳与光学透镜之间设置有通道，供所述线材通过。

本实用新型还提出一种灯条，包括两个以上的上述显示单元，相邻两个显示单元之间电连接。

本实用新型又提出一种显示屏，包括安装架和上述的灯条，所述安装架用于固定所述灯条。

本实用新型的光学透镜、显示单元、灯条及显示屏，其有益效果为：

本实用新型的光学透镜、显示单元、灯条及显示屏，通过合理设置光学透镜的结构和形状，将挡光部设置在主体部的一端，折射部设置在主体部的中部，即将光学透镜设计为非对称结构，当显示单元、灯条或者显示屏处于工作状态时，挡光部位于水平位置，折射部位于挡光部的下方，光学透镜对光源发出的光进行折射及反射处理，使得光线背离挡光部射出，光线向下聚焦，即，使得光线朝向地面的方向射出，从而能够提高地面的可视角度亮度，避免上射光过量所导致的资源浪费以及光污染的问题，减少了光线对天空的照射，降低了对飞机航行的光线干扰。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的显示单元的整体结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例提供的显示单元从光学透镜一侧的爆炸结构示意图。

图3为本实用新型一个实施例提供的显示单元的纵向截面剖视图。

图4为图3中的光源点亮后的光线射出路径示意图。

图5为本实用新型一个实施例提供的显示单元经过光学透镜处理后的照度分布图。

图6为本实用新型一个实施例提供的显示单元经过光学透镜处理后在竖直方向上的光线分布示意图。

图7为本实用新型一个实施例提供的显示单元经过光学透镜处理后在水平方向上的光线分布示意图。

图8为本实用新型一个实施例提供的显示单元从底壳一侧的爆炸结构示意图。

图9为本实用新型一个实施例提供的显示单元与线材连接后的爆炸结构示意图。

图10为本实用新型一个实施例提供的显示单元与线材连接后的整体结构示意图。

图11为本实用新型一个实施例提供的显示屏的结构示意图。

附图标记：

显示单元10，光学透镜100，主体部110，容纳腔111，挡光部120，第一凹槽121，挡壁122，第三面123，第四面124，反射膜125，连接壁126，折射部130，第一曲面131，第二曲面132，第二凹槽133，第二安装槽134，第一端135，第二端136；灯板200，光源210，第一安装槽211，线材212；底壳300，第一导向柱310，第一柱段311，第二柱段312，台阶面313，第二导向柱320，阶梯孔330，通道340；安装架400，安装条410，钢索420；灯条20，显示屏30。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提出一种光学透镜100及显示单元10，其中，显示单元10的结构如图1和图2所示，包括光学透镜100、灯板200和底壳300，其中，灯板200设置在光学透镜100与底壳300之间，灯板200靠近光学透镜100的一面上设置有光源210。显示单元10的纵向截面剖视图如图3所示，图3中的光源210点亮后的光线射出路径如图4所示。

从图3和图4中可以看到，光学透镜100罩设在光源210的外部，用于对光源210发出的光进行折射及反射处理，以改变光线的发散路径。如图1和图3所示。光学透镜100包括主体部110、挡光部120和折射部130，其中，主体部110内部设置有容纳腔111，用于容纳光源210，底壳300用于将灯板200安装在光学透镜100的容纳腔111内。如图3和图4所示，挡光部120设置于主体部110的一端，用于反射光源210发出的光，使得光线背离挡光部120射出；折射部130设置于主体部110的中部，折射部130具有相对设置的第一曲面131和第二曲面132，第一曲面131靠近光源210，用于对光源210发出的光线进行第一次折射；第二曲面132远离光源210，用于对光线进行第二次折射。

如图3和图4所示，第一曲面131和第二曲面132均背离容纳腔111凸出，二者均近视为四分之一球面，并且第一曲面131的曲率半径大于所述第二曲面132的曲率半径。另外，如图3所示，折射部130的外表面靠近挡光部120一端为第一端135，远离挡光部120一端为第二端136，第一端135与容纳腔111的最小距离大于第二端136与容纳腔111的最小距离。如图4所示，光源210发出的光线经第一曲面131进行第一次折射后，光线背离挡光部120射出到第二曲面132，第二曲面132在第一曲面131的基础上，对折射光线进行第二次折射，使得光线进一步背离挡光部120射出。

在一个实施例中，光学透镜100由透明塑胶材料制成，具体地，可以为pc(聚碳酸酯)塑胶。另外，如图3所示，挡光部120包括连接壁和挡壁122，连接壁和挡壁122之间设置有第一凹槽121，连接壁与主体部连接，挡壁的一端与折射部连接，折射部130内开设有第二凹槽133，第一凹槽121与第二凹槽133均分别与容纳腔111相连通，挡壁122设置在第一凹槽121与第二凹槽133之间，挡壁122包括相对设置第三面123和第四面124，第三面123靠近第一凹槽121，第四面124靠近第二凹槽133，第三面123上设置有反射膜125，第四面124为曲面，并且朝向第一凹槽121的方向凸出。如图4所示，光源210发出的光线经过第四面124折射到反射膜125上，然后反射膜125将光线进行反射，使得光线背离挡光部120射出。

在一个实施例中，经过光学透镜100处理后的照度分布如图5所示。具体地，在竖直方向上的光线分布范围如图6所示，在水平方向上的光线分布范围如图7所示。其中，在图6中可以看到，显示单元10经过光学透镜100对光线进行处理后，向上的防炫光角度为α，光线向下偏光角度为β，β大于α，即使得光线向下聚焦。如图7所示，显示单元10经过光学透镜100对光线进行处理后，水平方向上左右两边的发散角度相等，均为γ。在一个具体的实施例中，α为30度，β为60度，γ为60度。即，经过光学透镜100对光线进行处理后，水平方向上的发散角度为120度，竖直方向上向下偏光60度，使得光线集中发散在可视角度内，减少近光炫光的产生，提升远距离可视角亮度一致性，保证亮度接近。

另外，本实用新型显示单元10中的光学透镜100，如图3所示，挡光部120设置在主体部110的一端，折射部130设置在主体部110的中部，即光学透镜100为非对称设置，当显示单元10处于工作状态时，如图4所示，挡光部120位于水平位置，折射部130位于挡光部120的下方，光学透镜100对光源210发出的光进行折射及反射处理，使得光线背离挡光部120射出，光线向下聚焦，即使得光线朝向地面的方向射出，从而能够提高地面的可视角度亮度，避免上射光过量所导致的资源浪费以及光污染的问题，减少了光线对天空的照射，降低了对飞机航行的光线干扰。

另外，在一个实施例中，显示单元10从正面，即光学透镜100一侧的爆炸结构示意图如图2所示；显示单元10从反面，即底壳300一侧的爆炸结构示意图如图8所示。在图2中可以看到，底壳300靠近光学透镜100的端面上设置有第一导向柱310和第二导向柱320，第一导向柱310的数量为两个，分别设置在底壳300的相对两侧，第二导向柱320的数量为四个，分别分布在底壳300的四个角部。另外，如图2所示，第一导向柱310包括第一柱段311和第二柱段312，第一柱段311靠近灯板200，第二柱段312远离灯板200，第一柱段311的外径小于第二柱段312的外径，第一柱段311与第二柱段312之间形成有台阶面313，第一柱段311用于插设入灯板200中，台阶面313用于抵接灯板200。

在图8中可以看到，灯板200靠近底壳300的端面上设置有第一安装槽211，第一安装槽211的数量为两个，分别位于灯板200的相对两侧，光学透镜100靠近底壳300的端面上设置有第二安装槽134，第二安装槽134的数量为四个，分别位于光学透镜100的四个角部，当光学透镜100与底壳300配合连接时，第一导向柱310的第一柱段311能够插设于第一安装槽211，台阶面313与灯板200抵接，使得灯板200能够精准地与底壳300配合；同时，当光学透镜100与底壳300配合连接时，第二导向柱320能够插设于第二安装槽134内，从而使得底壳300能够与光学透镜100精准对位，将灯板200精准安装在光学透镜100的容纳腔111内。

另外，在一个实施例中，如图2所示，第二导向柱320的轴向中空，并且如图8所示，底壳300远离光学透镜100的一面对应第二导向柱320的位置开设有阶梯孔330，用于穿设螺纹紧固件，第二安装槽134内设置有内螺纹，当光学透镜100与底壳300精准对位后，螺纹紧固件能够穿过阶梯孔330和第二导向柱320与光学透镜100螺纹连接，进而使得底壳300与光学透镜100紧固连接，并且灯板200精准地设置在光学透镜100的容纳腔111内。另外，在一个实施例中，为了增加底壳300与光学透镜100之间的密封防水性，在底壳300与光学透镜100之间还可以涂设防水密封胶或者设置防水密封垫。

另外，在一个实施例中，如图9所示，灯板200上连接有线材212，底壳300与光学透镜100之间设置有通道340，用于容纳线材212。显示单元10与线材212连接后的结构如图10所示，显示单元10的上方和下方均连接有线材212，线材212紧密卡设在底壳300与光学透镜100之间的通道340内，线材212一方面使得相连两个显示单元10电连接，另一方面使得灯板200紧密固定在底壳300与光学透镜100之间。当多个显示单元10通过线材212依次连接后，可以形成一串灯条20，如图11所示。

另外，在一个实施例中，本实用新型还提出一种显示屏30，如图11所示，包括安装架400和灯条20，其中，安装架400用于固定灯条20，将灯条20平行间隔地安装一起，灯条20上的每一个显示单元10均构成显示屏30的一个像素点。显示屏30可以挂设在楼宇的外立面上，通过控制系统控制各个显示单元10的点亮或者熄灭形成静态或者动态的画面。如图11所示，灯条20竖直悬挂，安装架400包括多个水平横向设置的安装条410，每个安装条410上均设置有若干安装位，用于固定安装灯条20上的显示单元10，相邻安装条410之间连接有钢索420，显示屏30通过钢索420悬挂设置在楼宇的外立面上。钢索420的设置，使得显示屏30的整体强度增加，提高显示屏30与楼宇外墙的连接力，使得显示屏30能够牢固挂设在楼宇的外立面上，并且避免线材之间受力，确保各个显示单元10之间的电连接性能，延长显示屏30的使用寿命。

在一个实施例中，显示单元10上的光源210均为同一种颜色的灯，通过控制系统控制各个显示单元10的点亮或者熄灭形成静态或者动态的画面。在另一个实施例中，每个显示单元10上的光源210均包括多个不同颜色的led灯，例如，可产生红光、绿光和蓝光三种颜色的led灯构成一个显示单元10的光源210，通过此三种不同颜色的led灯相互的调节，使得显示单元10呈现预定颜色的光亮。在一个实施例中，在夜晚使用显示屏时，每个显示单元10均在控制系统的控制作用下点亮，并且这些显示单元10构成预先设定的图案。随着控制信号的不断变换，所产生的图案也不断变化，呈现三维、动态的显示效果。在每一个显示单元10中，通过光学透镜100对光源210射出光线的调整，使得光线朝向地面的方向聚焦并且射出，提高地面的可视角度亮度，提到观赏效果，并且避免上射光过量所导致的资源浪费以及光污染。

本实用新型的光学透镜100、显示单元10、灯条20及显示屏30，通过合理设置光学透镜100的结构和形状，将挡光部120设置在主体部110的一端，折射部130设置在主体部110的中部，即将光学透镜100设计为非对称结构，当显示单元10、灯条或者显示屏处于工作状态时，挡光部120位于水平位置，折射部130位于挡光部120的下方，光学透镜100对光源210发出的光进行折射及反射处理，使得光线背离挡光部120射出，光线向下聚焦，即，使得光线朝向地面的方向射出，从而能够提高地面的可视角度亮度，避免上射光过量所导致的资源浪费以及光污染的问题，减少了光线对天空的照射，降低了对飞机航行的光线干扰。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。