[實用新型]新型具有增透膜的直下式LED背光照明用配光透鏡

有效

• 申請號: 201520107468.0
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN204404072U
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 霍永峰;周禮書
• 申請（專利權）人: 成都恒坤光電科技有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;G02B1/11;F21Y101/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;林輝輪

技術領域

本實用新型涉及背光照明技術領域，具體指新型具有增透膜的直下式LED背光照明用配光透鏡。

背景技術

?現在液晶電視用的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發出的光線經過導光板側面進入到導光板中，在導光板中發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。

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。

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。

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側入式照明方式逐步在被直下式照明方式取代。

目前LED直下式背光照明的發展趨勢為：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。

現有技術中，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，有的直下式系統采用反射式透鏡對LED發出的光線進行二次分配，讓相當部分的LED110發出的光線120通過透鏡130反射到系統內腔上的反光層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，因此較難實現均勻照明。

現在也有的直下式系統采用折射式透鏡對LED發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均勻照明。

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。

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。

從LED光源發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。

參考圖2中，由位于入射面下方的LED光源210發出進入透鏡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上方靠中間部分區域光線（能量）集聚的現象較為顯著，最終影響到背光照明的均勻性。

實用新型內容