新型直下式led背光照明用配光透鏡組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及背光照明技術(shù)領(lǐng)域，具體指新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在液晶電視用的LED背光照明以及LED面板燈等的背光照明方式和照明結(jié)構(gòu)通常有兩種:一種為將多顆LED放置在導(dǎo)光板的側(cè)面(LED光軸與導(dǎo)光板側(cè)面基本垂直)，LED發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板側(cè)面進(jìn)入到導(dǎo)光板中，在導(dǎo)光板中發(fā)生多次全反射和折射后，最終所有的光線經(jīng)導(dǎo)光板的正面透射出來(lái)，通過(guò)精確控制導(dǎo)光板反射與折射的比例，可以在導(dǎo)光板正面形成均勻的出光面；這種方式常稱之為側(cè)入式照明方式。
[0003]另外一種是將多顆LED光源放置在擴(kuò)散板背面(本方法中LED光軸與擴(kuò)散板背面基本垂直)，為了將LED發(fā)出的光線均勻的照射在擴(kuò)散板背面，需要在每個(gè)LED與擴(kuò)散板之間放置一個(gè)二次配光透鏡，配光透鏡將LED發(fā)出的光線進(jìn)行二次分配后，均勻的照射在擴(kuò)散板的背面；這樣光線經(jīng)過(guò)擴(kuò)散板背面進(jìn)入到擴(kuò)散板內(nèi)部再一次擴(kuò)散，從擴(kuò)散板的正面出射出來(lái)，可以在擴(kuò)散板正面形成均勻的出光面，這種方式常稱之為直下式照明方式。
[0004]上述兩種照明方式相比較，形成同樣的出光面積，側(cè)入式的光線行進(jìn)路徑遠(yuǎn)大于直下式，側(cè)入式的出光效率低下，所以采用側(cè)入式的照明方式其能耗高、成本高。
[0005]近年來(lái)隨著顯示器(例如平板電視顯示器)用的LED背光照明以及LED面板燈等的產(chǎn)品的進(jìn)一步應(yīng)用和推廣。對(duì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的節(jié)能要求和成本控制的需求也越來(lái)迫切；這樣的背景下效率較低的傳統(tǒng)側(cè)入式照明方式逐步在被直下式照明方式取代。
[0006]目前LED直下式背光照明的發(fā)展趨勢(shì)為:在盡量增大LED之間的間距(主要是為了在同樣的面積內(nèi)減少LED數(shù)量)的前提下縮小從LED光源到擴(kuò)散板的厚度(主要是為了減小系統(tǒng)體積)，同時(shí)還要保證照射的均勻性。這對(duì)配光透鏡提出了更高的要求。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中，為了增大LED之間的間距，同時(shí)壓縮LED與擴(kuò)散板之間的距離，如圖1所示，有的直下式系統(tǒng)采用反射式透鏡對(duì)LED發(fā)出的光線進(jìn)行二次分配，讓相當(dāng)部分的LEDllO發(fā)出的光線120通過(guò)透鏡130反射到系統(tǒng)內(nèi)腔上的反光層140上，然后再反射到擴(kuò)散板上150。這種照明方式雖然可以減小空間高度，但是對(duì)反光層的特性依賴較大，同時(shí)對(duì)透鏡的面型精度及安裝精度以及反光層的平整層度等要求較高，因此較難實(shí)現(xiàn)均勻照明。
[0008]現(xiàn)在也有的直下式系統(tǒng)采用折射式透鏡對(duì)LED發(fā)出的光線進(jìn)行二次分配，但很難在LED之間間隔距離大且LED與擴(kuò)散板之間距離小的情況下實(shí)現(xiàn)均勻照明。
[0009]如圖2所示，造成照明不均勻的原因之一是透鏡220入射面221與出射面223的面形比較簡(jiǎn)單，有的透鏡的入射面及出射面采用多球面拼接而成，有的采用簡(jiǎn)單的圓錐曲面，這使得LED光源發(fā)出的光線難以按照背光照明的需求在大角度范圍內(nèi)進(jìn)行有效的分配。
[0010]另一個(gè)重要原因是光線在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，光線通過(guò)界面時(shí)總是會(huì)存在著菲涅爾界面反射，而且入射角度越大的菲涅爾界面反射效應(yīng)越明顯。通常從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)傳播時(shí)，入射角大于60°后其菲涅爾界面反射率將隨著入射角的增加而上升；而從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)傳輸時(shí)菲涅爾界面反射則更加顯著，入射角大于30°后其菲涅爾界面反射率將隨著入射角的增加而急劇上升。
[0011]從LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)入射面的折射后進(jìn)入透鏡本體，達(dá)到出射面時(shí)部分光線經(jīng)出射面折射出去，而另外部分光線被界面反射到透鏡內(nèi)部，這部分反射光線經(jīng)過(guò)透鏡底面或者系統(tǒng)內(nèi)腔反射面等多個(gè)面的多次反射與折射后，會(huì)在LED上方靠中間部分區(qū)域形成光線(能量)的集聚，嚴(yán)重影響了透鏡出射光場(chǎng)的均勻性。
[0012]參考圖2中，由位于入射面下方的LED光源210發(fā)出進(jìn)入透鏡220的光線231在到達(dá)出射面223時(shí)會(huì)進(jìn)行分離，成為折射光線232和菲涅爾反射光線233。通常折射光線232會(huì)攜帶大部分能量直接射到擴(kuò)散板250，而菲涅爾反射光線233則會(huì)攜帶少部分能量反射回透鏡內(nèi)部，然后經(jīng)透鏡本體底部222或透鏡本體底部下的物體反射后形成二次反射光線234，當(dāng)二次反射光線234再次碰到出射面223時(shí)折射出透鏡成為光線235，光線235行進(jìn)一段路程后到達(dá)擴(kuò)散板250。由光線行進(jìn)路線可以看出光線235會(huì)在LED210上方靠中間部分區(qū)域集聚。由于光線231在到達(dá)出射面223時(shí)是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，因此菲涅爾界面反射效應(yīng)較為明顯，存在較高的反射率，因此由于菲涅爾界面反射而造成的LED210上方靠中間部分區(qū)域光線(能量)集聚的現(xiàn)象較為顯著，最終影響到背光照明的均勻性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件，能夠減少由于菲涅爾界面反射所引起的出射光線在中心光場(chǎng)的堆積，使透鏡的出射光線在空間上更加合理的分布。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案:
[0015]本實(shí)用新型提出新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件，包括用于二次配光的LED背光照明用透鏡；其中在所述透鏡組件設(shè)置有吸光層；所述吸光層位于透鏡與設(shè)置于透鏡下方與透鏡接觸或接近物體(比如說(shuō)PCB板)之間。所述吸光層將所述透鏡出射面所反射的菲涅爾界面反射光線吸收，減少由于菲涅爾界面反射光線所引起的透鏡頂部中心小角度光線的堆積。
[0016]作為一種優(yōu)選，所述吸光層設(shè)置在所述透鏡的透鏡本體的底面內(nèi)；與所述透鏡本體的底面緊密相連。所述透鏡包括透鏡本體，其中所述透鏡本體包括出射面、入射面和底面；所述底面位于所述透鏡本體的底部，靠近透鏡本體中心軸的一側(cè)與所述入射面相連；所述入射面位于所述透鏡本體的底部中心，向透鏡本體頂部方向凹陷；其中所述底面具有吸光層，可以有效的將所述出射面所反射的菲涅爾界面反射光線吸收掉(同時(shí)對(duì)其他的雜散光也有吸收作用)，這樣有效地降低了由于菲涅爾界面反射光線所引起的光源上方區(qū)域光線的堆積，使透鏡的出射光線在空間上更加合理的分布，提高了出射光場(chǎng)的勻光性。當(dāng)所述吸光層與所述透鏡的透鏡本體的底部緊密相連時(shí)，所述吸光層對(duì)所述透鏡出射面所反射的菲涅爾界面反射光線吸收效果最優(yōu)。
[0017]作為一種優(yōu)選，所述吸光層還可以為設(shè)置于透鏡下方與透鏡接觸或接近物體的表層，比如說(shuō)所述吸光層位于與透鏡配合使用的PCB板的表面，與PCB板緊密相連。所述吸光層設(shè)置于所述PCB板上相對(duì)與透鏡的底面所述PCB板的面積大得多，在PCB板的表面位置設(shè)置吸光層，的加工難度小，成不低。
[0018]作為一種優(yōu)選，所述吸光層為黑色的涂層，黑色的涂層可以有效的吸收可見(jiàn)光中各個(gè)波段的光線，有效的降低了由于菲涅爾界面反射光線所引起的光源上方區(qū)域光線的堆積；同時(shí)黑色的涂層的材料廣泛、技術(shù)成熟、成本低廉；而且黑色的途層的涂布技術(shù)也已經(jīng)很成熟，選用黑色的涂層來(lái)充當(dāng)吸光層是最為簡(jiǎn)便和有效的方法。
[0019]作為一種優(yōu)選，所述吸光層通過(guò)噴涂的方式，涂布于透鏡底面或者PCB板上。
[0020]作為一種優(yōu)選，所述吸光層通過(guò)旋涂的方式，涂布于透鏡底面或者PCB板上。
[0021]作為一種優(yōu)選，所述吸光層噴墨的方式，涂布于透鏡底面或者PCB板上。
[0022]進(jìn)一步的，在透鏡底部涂布吸光層時(shí)，使用工裝對(duì)不需要涂布的區(qū)域進(jìn)行遮擋。
[0023]當(dāng)所述吸光層設(shè)置于所述透鏡本體底面時(shí)，所述吸光層與透鏡本體通過(guò)雙色注塑的方式一體成型。注塑時(shí)在吸光層中加入碳黑或者其他黑色母料即可實(shí)現(xiàn)。
[0024]作為一種優(yōu)選，所述吸光層為獨(dú)立結(jié)構(gòu)層，位于所述透鏡本體和與透鏡配合使用的PCB板之間。所述吸光層為獨(dú)立結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)只需要在透鏡組件的安裝時(shí)，在透鏡和PCB板之間插入一層吸光材料即可實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，成本進(jìn)一步降低。
[0025]本專利進(jìn)一步提供一種背光照明系統(tǒng)，包括設(shè)置在PCB板的LED光源以及安裝在LED光源上方以實(shí)現(xiàn)二次配光的本直下式背光LED透鏡，所述透鏡為上述透鏡。這樣的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在同樣的出光面積內(nèi)以及同樣照度均勻性的前提下，增大LED光源之間的距離，減少LED數(shù)量，并縮短LED光源與擴(kuò)散板之間的距離，使得直下式LED背光照明系統(tǒng)的成本下降，體積縮小。
[0026]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括擴(kuò)散板，所述擴(kuò)散板設(shè)置在所述透鏡的前方。所述擴(kuò)散板的應(yīng)用能夠更進(jìn)一步將PCB板上LED光源所發(fā)出的光更好，更均勻的擴(kuò)散到出光面。
[0027]本實(shí)用新型還包括一種電視，包括背光照明系統(tǒng)，所述背光照明系統(tǒng)包括設(shè)置在PCB板的LED光源以及安裝在LED光源上方以實(shí)現(xiàn)二次配光的本直下式背光LED透鏡，所述透鏡為本專利所述新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件。
[0028]本實(shí)用新型還包括一種面板燈，包括背光照明系統(tǒng)，所述背光照明系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)二次配光的本專利所述新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件。
[0029]本實(shí)用新型具有如下有益效果:本新型新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件，利用簡(jiǎn)單的吸光層設(shè)計(jì)，能夠減少由于菲涅爾界面反射所引起的出射光線在中心光場(chǎng)的堆積問(wèn)題，更加合理的分配光線，改善了現(xiàn)有技術(shù)中由于菲涅爾界面反射所引起的照明光場(chǎng)中心軸附近區(qū)域光線堆積的問(wèn)題，改善了經(jīng)過(guò)透鏡后出射光場(chǎng)的分布。
【附圖說(shuō)明】