新型直下式led背光照明用配光透鏡組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及背光照明技術領域，具體指新型直下式LED背光照明用配光透鏡組件。
【背景技術】
[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構通常有兩種:一種為將多顆LED放置在導光板的側面(LED光軸與導光板側面基本垂直)，LED發(fā)出的光線經過導光板側面進入到導光板中，在導光板中發(fā)生多次全反射和折射后，最終所有的光線經導光板的正面透射出來，通過精確控制導光板反射與折射的比例，可以在導光板正面形成均勻的出光面；這種方式常稱之為側入式照明方式。
[0003]另外一種是將多顆LED光源放置在擴散板背面(本方法中LED光軸與擴散板背面基本垂直)，為了將LED發(fā)出的光線均勻的照射在擴散板背面，需要在每個LED與擴散板之間放置一個二次配光透鏡，配光透鏡將LED發(fā)出的光線進行二次分配后，均勻的照射在擴散板的背面；這樣光線經過擴散板背面進入到擴散板內部再一次擴散，從擴散板的正面出射出來，可以在擴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，側入式的光線行進路徑遠大于直下式，側入式的出光效率低下，所以采用側入式的照明方式其能耗高、成本高。
[0005]近年來隨著顯示器(例如平板電視顯示器)用的LED背光照明以及LED面板燈等的產品的進一步應用和推廣。對對應產品的節(jié)能要求和成本控制的需求也越來迫切；這樣的背景下效率較低的傳統(tǒng)側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)展趨勢為:在盡量增大LED之間的間距(主要是為了在同樣的面積內減少LED數量)的前提下縮小從LED光源到擴散板的厚度(主要是為了減小系統(tǒng)體積)，同時還要保證照射的均勻性。這對配光透鏡提出了更高的要求。
[0007]現(xiàn)有技術中，為了增大LED之間的間距，同時壓縮LED與擴散板之間的距離，如圖1所示，有的直下式系統(tǒng)采用反射式透鏡對LED發(fā)出的光線進行二次分配，讓相當部分的LEDllO發(fā)出的光線120通過透鏡130反射到系統(tǒng)內腔上的反光層140上，然后再反射到擴散板上150。這種照明方式雖然可以減小空間高度，但是對反光層的特性依賴較大，同時對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LED發(fā)出的光線進行二次分配，但很難在LED之間間隔距離大且LED與擴散板之間距離小的情況下實現(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進行有效的分配。
[0010]另一個重要原因是光線在不同介質中傳播時，光線通過界面時總是會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越明顯。通常從光疏介質到光密介質傳播時，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；而從光密介質到光疏介質傳輸時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)出的光線經過入射面的折射后進入透鏡本體，達到出射面時部分光線經出射面折射出去，而另外部分光線被界面反射到透鏡內部，這部分反射光線經過透鏡底面或者系統(tǒng)內腔反射面等多個面的多次反射與折射后，會在LED上方靠中間部分區(qū)域形成光線(能量)的集聚，嚴重影響了透鏡出射光場的均勻性。
[0012]參考圖2中，由位于入射面下方的LED光源210發(fā)出進入透鏡220的光線231在到達出射面223時會進行分離，成為折射光線232和菲涅爾反射光線233。通常折射光線232會攜帶大部分能量直接射到擴散板250，而菲涅爾反射光線233則會攜帶少部分能量反射回透鏡內部，然后經透鏡本體底部222或透鏡本體底部下的物體反射后形成二次反射光線234，當二次反射光線234再次碰到出射面223時折射出透鏡成為光線235，光線235行進一段路程后到達擴散板250。由光線行進路線可以看出光線235會在LED210上方靠中間部分區(qū)域集聚。由于光線231在到達出射面223時是由光密介質進入光疏介質，因此菲涅爾界面反射效應較為明顯，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。
【實用新型內容】
[0013]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本實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]為了實現(xiàn)上述技術效果，本實用新型采取如下技術方案:
[0015]本實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置有吸光層；所述吸光層位于透鏡與設置于透鏡下方與透鏡接觸或接近物體(比如說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，所述吸光層設置在所述透鏡的透鏡本體的底面內；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(同時對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，提高了出射光場的勻光性。當所述吸光層與所述透鏡的透鏡本體的底部緊密相連時，所述吸光層對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置于透鏡下方與透鏡接觸或接近物體的表層，比如說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。所述吸光層設置于所述PCB板上相對與透鏡的底面所述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光中各個波段的光線，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；同時黑色的涂層的材料廣泛、技術成熟、成本低廉；而且黑色的途層的涂布技術也已經很成熟，選用黑色的涂層來充當吸光層是最為簡便和有效的方法。
[0019]作為一種優(yōu)選，所述吸光層通過噴涂的方式，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]進一步的，在透鏡底部涂布吸光層時，使用工裝對不需要涂布的區(qū)域進行遮擋。
[0023]當所述吸光層設置于所述透鏡本體底面時，所述吸光層與透鏡本體通過雙色注塑的方式一體成型。注塑時在吸光層中加入碳黑或者其他黑色母料即可實現(xiàn)。
[0024]作為一種優(yōu)選，所述吸光層為獨立結構層，位于所述透鏡本體和與透鏡配合使用的PCB板之間。所述吸光層為獨立結構層的設計只需要在透鏡組件的安裝時，在透鏡和PCB板之間插入一層吸光材料即可實現(xiàn)，實現(xiàn)方式簡單，成本進一步降低。
[0025]本專利進一步提供一種背光照明系統(tǒng)，包括設置在PCB板的LED光源以及安裝在LED光源上方以實現(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)可以實現(xiàn)在同樣的出光面積內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數量，并縮短LED光源與擴散板之間的距離，使得直下式LED背光照明系統(tǒng)的成本下降，體積縮小。
[0026]進一步的，所述系統(tǒng)還包括擴散板，所述擴散板設置在所述透鏡的前方。所述擴散板的應用能夠更進一步將PCB板上LED光源所發(fā)出的光更好，更均勻的擴散到出光面。
[0027]本實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)包括設置在PCB板的LED光源以及安裝在LED光源上方以實現(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，利用簡單的吸光層設計，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的堆積問題，更加合理的分配光線，改善了現(xiàn)有技術中由于菲涅爾界面反射所引起的照明光場中心軸附近區(qū)域光線堆積的問題，改善了經過透鏡后出射光場的分布。
【附圖說明】