一种高次方面型直下式led背光照明用配光透镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及背光照明技术领域，具体指一种高次方面型面形直下式L邸背光 照明用配光透镜。
【背景技术】
[0002] 目前液晶电视用的LED背光照明W及LED面板灯等的背光照明方式和照明结构通 常有两种；一种为将多颗L邸放置在导光板的侧面（L邸光轴与导光板侧面基本垂直），LED 发出的光线经过导光板侧面进入到导光板中，在导光板中发生多次全反射和折射后，最终 所有的光线经导光板的正面透射出来，通过精确控制导光板反射与折射的比例，可W在导 光板正面形成均匀的出光面；该种方式常称之为侧入式照明方式。另外一种是将多颗LED 光源放置在扩散板背面（本方法中L邸光轴与扩散板背面基本垂直），为了将L邸发出的光 线均匀的照射在扩散板背面，需要在每个L邸与扩散板之间放置一个二次配光透镜，配光 透镜将L邸发出的光线进行二次分配后，均匀的照射在扩散板的背面；该样光线经过扩散 板背面进入到扩散板内部再一次扩散，从扩散板的正面出射出来，可W在扩散板正面形成 均匀的出光面，该种方式常称之为直下式照明方式。
[0003] 上述两种照明方式相比较，形成同样的出光面积，侧入式的光线行进路径远大于 直下式，侧入式的出光效率低下，所W采用侧入式的照明方式其能耗高、成本高。
[0004] 近年来随着显示器（例如平板电视显示器）用的L邸背光照明W及L邸面板灯等 的产品的进一步应用和推广。对对应产品的节能要求和成本控制的需求也越来迫切；该样 的背景下效率较低的传统侧入式照明方式逐步在被直下式照明方式取代。
[0005] 目前L邸直下式背光照明的发展趋势为；在尽量增大L邸之间的间距（主要是为 了在同样的面积内减少LED数量）的前提下缩小从LED光源到扩散板的厚度（主要是为了 减小系统体积），同时还要保证照射的均匀性。该对配光透镜提出了更高的要求。
[0006] 现有技术中，为了增大L邸之间的间距，同时压缩L邸与扩散板之间的距离，如图 1所示，有的直下式系统采用反射式透镜对L邸发出的光线进行二次分配，让相当部分的 LED110发出的光线120通过透镜130反射到系统内腔上的反光层140上，然后再反射到扩 散板上150。该种照明方式虽然可W减小空间高度，但是对反光层的特性依赖较大，同时对 透镜的面型精度及安装精度W及反光层的平整层度等要求较高，因此较难实现均匀照明。
[0007] 现在也有的直下式系统采用折射式透镜对L邸发出的光线进行二次分配，但很难 在L邸之间间隔距离大且L邸与扩散板之间距离小的情况下实现均匀照明。造成照明不均 匀的重要原因之一是透镜入射面与出射面的面形比较简单，有的透镜的入射面及出射面采 用多球面拼接而成，有的采用简单的圆锥曲面，该使得L邸光源发出的光线难W按照背光 照明的需求在大角度范围内进行有效的分配。 【实用新型内容】
[000引为了实现上述效果，本实用新型提供一种高次方面型直下式L邸背光照明用配光 透镜；通过调整出射面和入射面的面型，对光线进行合理分配，在达到同样照度均匀性的前 提下可W减少背光照明系统的L邸光源的使用数量同时还可W实现缩小从L邸光源到扩散 板的厚度，减小系统的体积。
[0009] 为了实现上述技术效果，本实用新型采取如下技术方案：
[0010] 为了解决W上问题，本实用新型提出一种高次方面型直下式L邸背光照明用配光 透镜；包括透镜本体，其中所述透镜本体包括出射面、入射面和底部复合面；所述底部复合 面位于所述透镜本体的底部，靠近透镜本体中屯、轴的一侧与所述入射面相连；所述入射面 位于所述透镜本体的底部中屯、，向透镜本体顶部方向凹陷。
[0011] 本实用新型中所述透镜本体的出射面和入射面的面型为高次曲面。其中，入射面 (…2? 与出射面面型均可W由方程2 = ^I来描述，其中C为曲面顶点曲 l + yi-(l + ^)cT" '=1 率，k为二次非球面系数，r为径向坐标y=X2+y2)，Z为轴向坐标，ai为i次项系数，i为 1，2,3……自然数。
[0012] 进一步的，本实用新型所述透镜的出射面面型表达式i> 6的项次中至少有一项 系数ai不为零。
[0013] 进一步的，本实用新型所述透镜的入射面面型表达式i> 4的项次中至少有一项 系数ai不为零。
[0014] 具有该种有高次项控制面型的透镜能有效控制正向折射光线的分布，特别是大角 度光线的分布，能较好地满足背光照明的需要。
[0015] 进一步的，所述底部复合面的包含至少一个子复合面，当所述子复合面沿过透镜 本体中屯、轴方向剖开时，子复合面的剖面线上任意一点在剖面内的法线与所述透镜本体的 中屯、轴相交于透镜本体的下方。
[0016] 本实用新型中透镜本体的底部复合面包括子复合面，子复合面为环状，总体呈向 透镜本体的顶部方向突起的角度，将所述出射面所反射的菲涅尔界面反射光线向偏离透镜 本体中屯、轴的方向反射出去，该样有效的降低了由于菲涅尔界面反射光线所引起的中屯、小 角度光线的堆积，增加了偏离透镜中屯、的光场的强度，提高了背光照明的均匀性。
[0017] 进一步的，所述底部复合面包含至少两个子复合面，所述子复合面之间通过非工 作面相连；所述底部复合面的子复合面和非工作面构成银齿状环带（所述底部复合面过所 述透镜本体中屯、轴的剖面，所剖开形成的剖面线为银齿状；每个银齿包含所述非工作面与 相邻的子复合面的剖面线；从整体来看，底部复合面形成环带结构）。
[0018] 作为一种优选，所述非工作面与透镜底面的夹角为75°到90°之间；在上述角度 范围内形成的银齿环可W最大程度的保证子复合面的有效面积，同时也方便了透镜本体生 产过程中的脱模。
[0019] 作为一种优选，所述底部复合面的银齿状剖面线的银齿根部位于同一条直线上， 该种银齿根部在相同直线的设计结构简单，方便加工和生产制造，降低了生产成本。
[0020] 作为一种优选，所述底部复合面银齿状剖面线上的银齿根部位于曲线上，该样可 W增加光学及机械设计的灵活性，更有效地控制菲涅尔反射光线。
[0021]提供一种基于上述透镜的直下式L邸背光照明系统，包括设置在PCB板的L邸光 源W及安装在L邸光源上方W实现二次配光的本直下式背光L邸透镜。
[0022] 进一步的，所述系统还包括扩散板，所述扩散板设置在所述透镜的前方。所述扩散 板的应用能够更进一步将PCB板上L邸光源所发出的光更好更均匀的扩散到出光面。该样 的系统可W实现在同样的出光面积内W及在扩散板上同样照度均匀性的前提下，增大LED 光源之间的距离，减少L邸数量，并缩短L邸光源与扩散板之间的距离，使得直下式L邸背 光照明系统的成本下降，体积缩小。
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