CN104806976B - 匀光直下式led背光照明用配光透镜、***及一种电视 - Google Patents

Abstract

本发明涉及背光技术领域，具体指匀光直下式LED背光照明用配光透镜、***及一种电视。所述配光透镜包括透镜本体，所述透镜本体包括入射面、出射面以及底部复合面，其中当所述子复合面沿过透镜本体中心轴方向剖开时，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心轴相交于透镜本体的下方，将经所述出射面所反射的菲涅尔界面反射光线向远离透镜本体中心轴的方向反射出去，有效的降低透镜上方中心区域光线的堆积，增加了出射光场的匀光性；可以在同样的出光面积内以及在扩散板上同样照度均匀性的前提下，实现增大LED光源之间的距离，并缩短LED光源与扩散板之间的距离，使得直下式LED背光照明***的成本下降，体积缩小。

Description

匀光直下式LED背光照明用配光透镜、***及一种电视

技术领域

本发明涉及背光照明技术领域，具体指一种匀光直下式LED背光照明用配光透镜、***及一种电视。

背景技术

现在液晶电视用的LED背光照明以及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LED放置在导光板的侧面(LED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，可以在导光板正面形成均匀的出光面；这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LED光轴与扩散板背面基本垂直)，为了将LED发出的光线均匀的照射在扩散板背面，需要在每个LED与扩散板之间放置一个二次配光透镜，配光透镜将LED发出的光线进行二次分配后，均匀的照射在扩散板的背面；这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，可以在扩散板正面形成均匀的出光面，这种方式常称之为直下式照明方式。

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，所以采用侧入式的照明方式其能耗高、成本高。

近年来随着显示器(例如平板电视显示器)用的LED背光照明以及LED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；这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。

目前LED直下式背光照明的发展趋势为：在尽量增大LED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***体积)，同时还要保证照射的均匀性。这对配光透镜提出了更高的要求。

现有技术中，为了增大LED之间的间距，同时压缩LED与扩散板之间的距离，如图1所示，有的直下式***采用反射式透镜对LED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***内腔上的反光层140上，然后再反射到扩散板上150。这种照明方式虽然可以减小空间高度，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以及反光层的平整层度等要求较高，因此较难实现均匀照明。

现在也有的直下式***采用折射式透镜对LED发出的光线进行二次分配，但很难在LED之间间隔距离大且LED与扩散板之间距离小的情况下实现均匀照明。

如图2所示，造成照明不均匀的原因之一是透镜220入射面221与出射面223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，这使得LED光源发出的光线难以按照背光照明的需求在大角度范围内进行有效的分配。

另一个重要原因是光线在不同介质中传播时，光线通过界面时总是会存在着菲涅尔界面反射，而且入射角度越大的菲涅尔界面反射效应越明显。通常从光疏介质到光密介质传播时，入射角大于60°后其菲涅尔界面反射率将随着入射角的增加而上升；而从光密介质到光疏介质传输时菲涅尔界面反射则更加显著，入射角大于30°后其菲涅尔界面反射率将随着入射角的增加而急剧上升。

从LED光源发出的光线经过入射面的折射后进入透镜本体，达到出射面时部分光线经出射面折射出去，而另外部分光线被界面反射到透镜内部，这部分反射光线经过透镜底面或者***内腔反射面等多个面的多次反射与折射后，会在LED上方靠中间部分区域形成光线(能量)的集聚，严重影响了透镜出射光场的均匀性。

参考图2中，由位于入射面下方的LED光源210发出进入透镜220的光线231在到达出射面223时会进行分离，成为折射光线232和菲涅尔反射光线233。通常折射光线232会携带大部分能量直接射到扩散板250，而菲涅尔反射光线233则会携带少部分能量反射回透镜内部，然后经透镜本体底部222或透镜本体底部下的物体反射后形成二次反射光线234，当二次反射光线234再次碰到出射面223时折射出透镜成为光线235，光线235行进一段路程后到达扩散板250。由光线行进路线可以看出光线235会在LED210上方靠中间部分区域集聚。由于光线231在到达出射面223时是由光密介质进入光疏介质，因此菲涅尔界面反射效应较为明显，存在较高的反射率，因此由于菲涅尔界面反射而造成的LED210上方靠中间部分区域光线(能量)集聚的现象较为显著，最终影响到背光照明的均匀性。

发明内容

为了克服现有技术中背光透镜中心附近小角度光线堆积的问题，本发明提供一种匀光直下式LED背光照明用配光透镜，能够减少由于菲涅尔界面反射所引起的出射光线在中心光场的堆积，合理分布出射光线，在实现同样照明效果的前提下可以减少LED背光面板上的LED光源的使用数量同时还可以实现缩小从LED光源到扩散板的厚度，减小***的体积。

为了实现上述技术效果，本发明采取如下技术方案：一种匀光直下式LED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，靠近透镜本体中心轴的一侧与所述入射面底部相连；所述入射面位于所述透镜本体的底部中心，向透镜本体顶部方向凹陷；

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心轴方向剖开时，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心轴相交于透镜本体的下方；所述子复合面将所述出射面反射回来的菲涅尔界面反射光线向着偏离所述透镜本体中心轴的方向反射出去。

使用时，LED出光面与所述入射面的底部齐平或者高于所述入射面的底部。使用时，LED光源所发出的光线，全部经过入射面的折射作用后进入所述透镜本体。

进一步的，所述底部复合面靠近透镜本体中心轴的一侧可以设置有一个过渡面，并通过所述过渡面与所述入射面底部相连。

进一步的，所述过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度。这样过渡面相对于透镜本体，呈现一个整个向下凹陷的形状，而且将入射面的底面下拉，可以更好的收集LED光源所发出的光，因为在现阶段LED芯片的高度一般很低，入射面的底面下拉的设计，可以更好的保证LED所发出的光线全部通过入射面而进入透镜本体，避免了光能量损失；不仅如此，过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度的设计也为子复合面的设置预留了足够的空间。

本发明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，将经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心轴的方向反射出去，这样有效的降低了由于菲涅尔界面反射光线所引起的中心小角度光线的堆积，增加了偏离透镜中心的光场的强度，整体上提高了-90°到90°出射光场的匀光性。

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锯齿状环带；所述子复合面的剖面线长度大于与其相邻的非工作面的剖面线长度。所述底部复合面，沿过所述透镜本体中心轴的剖面，所剖开形成的剖面线为锯齿状；每个锯齿包含所述非工作面与相邻的子复合面的剖面线；本锯齿结构，可以节约空间，可以在较小的底部空间内，很好的解决子复合面的设置问题，减小透镜的厚度，压缩透镜的体积，很好的实现了将菲涅尔界面反射光线朝着偏离透镜本体中心轴的方向反射出去的技术效果。

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锯齿环可以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。

作为一种优选，所述底部复合面的锯齿状剖面线的锯齿根部位于同一条直线上，这种锯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。

进一步的，所述底部复合面锯齿状线上的锯齿根部位于同一直线之上，该直线与透镜本体的中心轴垂直；即所述透镜本体底部复合面，的子复合面根部位于透镜本体底部的同一平面内，这样的结构设计结构简单，方便加工和生产制造，降低了生产成本。

做为一种优选，所述底部复合面锯齿状剖面线上的锯齿根部位于同一直线上，该直线与所述透镜本体的中心轴相倾斜，且与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的底部上方；这样，相当于将所有锯齿面位于一个大的倾斜面上，能够更好的实现将经过从出射面反射回来的菲涅尔界面反射光线向偏离透镜本体中心轴的方向反射出去的效果。

作为一种优选，所述底部复合面锯齿状剖面线上的锯齿根部位于一个向透镜本体顶部凹陷的曲线上；所述曲线上每一点的法线与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的下方；这样每一个锯齿之间有一个渐变的倾斜角度，可以更好的保证经锯齿反射出去光线的匀光性，同时也有利于提高大角度光线的强度。

作为一种优选，所述子复合面剖面线为直线；这样的子复合面相当于一个圆锥面，结构简单，便于制作。

作为一种优选，所述子复合面剖面线为曲线，曲线的设计可以根据反射带的位置，灵活调节子复合面与所述透镜本体底面的夹角，以达到最优的出光效果。

进一步，所述子复合面与所述透镜本体底面的倾斜角度相同；相同的倾斜角度，方便加工制作，减低生产成本。

作为一种优选，所述子复合面与所述透镜本体底面的倾斜角度，靠近透镜本体中轴的方向依次增大。这种倾斜角度依次增大的设计，可以更好将靠近透镜本体中心的光线以更加偏离透镜本体中心轴的方向反射出去，有利于进一步减小透镜中轴附近的光线堆积。能够实现更好的匀光效果。

进一步的，所述各个子复合面的剖面线长度相等，在所述透镜本体的底部复合面上呈均匀分布；这种均匀分布的子复合面设计，结构简单，便于加工和制作，有利于减低生产成本。

作为一种优选，所述子复合面的剖面线长度沿向透镜本体中心轴的方向依次增大。靠近过透镜本体中心的分布越稀疏，而靠近透镜本体边缘的位置分布越密集；这种外密里疏的反射环带设计可以减小靠近透镜外侧的非工作面对相邻的靠近透镜里侧的子复合面所反射光线的干扰。

进一步的，将子复合面的面型进行进一步的改善，所述子复合面包含至少2个次复合单元。子复合面上的次复合单元呈鳞片状分布，这种鳞片式的复合面，将所反射的光线的光场进行进一步的分割，分割后的小光场进行重新组合，在不降低光线出射效率的前提下，进一步的提高了出射光场的匀光性。

作为一种优选，所述次复合单元为平面，平面的设计结构简单，方便加工和生产制造，降低了生产成本。

作为一种优选，所述次复合单元为曲面，曲面的设计，当光线经过相互离散的所述子复合面向远离透镜本体中心轴的方向反射时，对所反射的光线有进一步的分散作用，有利于提高出射光线的匀光性。

作为一种优选，所述次复合单元绕所述透镜本体的中心轴均匀分布于所述子复合面上，这样的均匀分布设计，透镜结构均匀对称，降低了制造成本。

作为一种优选，所述次复合单元也可以是绕所述透镜本体的中心轴非均匀分布在对应的子复合面上。

作为一种优选，相邻子复合面上的次复合单元之间的对齐排布，就像是沿过透镜本体中心一条条分割线将将子复合面依次分割形成。这样的整齐排列，方便加工和生产。

作为一种优选，相邻子复合面上的次复合单元之间错开排布，这样分割形成的复合光场更加均匀。

作为一种优选，为了进一步提高出射光场的匀光性，将子复合面设置为毛面；或者将子复合面进行雾化处理，这样经过子复合面所反射的光主体的方向没有发生改变，还是朝着尽量远离所述透镜本体中心轴的方向反射，不过反射光线的匀光性得到进一步改善。有利于改善子复合面对出射面的规律性二次反射而造成的在扩散板上光线分布不均匀的现象。

作为一种优选，将子复合面设置成深宽比为0.3，特质尺寸为0.05的毛面；这样参数的子复合面，实现比较好的，匀光效果。

进一步的，将将非工作面设置为毛面；或者将非工作面进行雾化处理，将非工作面进行雾化处理或者设置为毛面的好处在于，可以尽量避免由于部分反射光照射到非工作面所引起的不利反射，毛面的设计，可以将这部分光变成漫反射，减弱这部分光的主体方向的光强度。

为了大幅度改进二次配光透镜的中心轴附近小角度光线的堆积问题，本发明中，所述入射面和出射面的面型进行了进一步的改进。

本发明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，入射面与出射面面型均可以由方程来描述，其中c为曲面顶点曲率，k为二次非球面系数，r为径向坐标(r²＝x²+y²)，z为轴向坐标，α_i为i次项系数，i为1,2,3……自然数。

进一步的，本发明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α_i不为零。

进一步的，本发明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α_i不为零。

具有这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。

进一步的，为了保证所述透镜与LED光源安装精确以及配光透镜的装配方便，在透镜的底面或者侧面设置有定位装置。

进一步的，为了实现透镜与LED光源面板的安装的定位准确和提高安装效率，简化安装过程，在与透镜对应LED面板或者PCB板的对应位置，设置有所述透镜定位装置相匹配的对应定位装置。

作为一种优选，所述定位装置为定位柱。

作为一种优选，所述定位装置为定位孔。

作为一种优选，所述定位装置为定位卡扣。

作为一种优选所述定位装置为定位卡槽。

作为一种优选，所述定位柱、定位孔、定位卡扣或者定位卡槽在所述透镜底部均匀分布。

作为一种优选，所述定位柱、定位孔、定位卡扣或者定位卡槽的个数为大于1的整数个，比如说2、3、4、5个。

进一步的，所述定位装置，设置在所述透镜底部的边缘位置，可以是直接设置在透镜本体的底部边缘，也可以是在所述透镜本体的底部外侧专门设置定位装置的位置。

进一步的，所述透镜本体的定位装置与所述透镜本体一体成型。

作为一种优选，所述透镜本体的定位装置与所述透镜本体通过注塑或者热压方式一体成型。

提供一种基于上述透镜的直下式LED背光照明***，包括设置在PCB板的LED光源以及安装在LED光源上方以实现二次配光的本直下式背光LED透镜。

进一步的，所述***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LED光源所发出的光更好，更均匀的扩散到出光面。这样的***可以实现在同样的出光面积内以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LED数量，并缩短LED光源与扩散板之间的距离，使得直下式LED背光照明***的成本下降，体积缩小。

进一步的，述反射层位于所述PCB板的前方与所述PCB板紧密贴合；虽然使用本发明中折射式二次配光透镜对反射层的依赖程度很低，但是反射层的使用能更好地提高背光照明***的光能利用效率，达到良好地节能效果。

本发明提供一种电视，包括上述透镜，或者包括上述背光照明***。

本发明提供一种面板灯，包括上述透镜。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供一种匀光直下式LED背光照明用配光透镜，能够减少由于菲涅尔界面反射所引起的出射光线在中心光场的堆积，更合理的分配光线，在实现同样照明效果的前提下可以减少LED背光面板上的LED光源的使用数量同时还可以实现缩小从LED光源到扩散板的厚度，减小***的体积。

本发明透镜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心轴方向剖开时，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心轴相交于透镜本体的下方。透镜底部的子复合面为环状，总体呈向透镜本体的顶部方向突起，将经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心轴的方向反射出去，有效的降低了由于菲涅尔界面反射光线所引起的中心小角度光线的堆积，增加了偏离透镜中心的光场的光强度，使得出射光线的发布更加合理。

2、本发明底部复合面靠近透镜本体中心轴的一侧可以设置有一个过渡面，并通过所述过渡面与所述入射面底部相连。且述过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度。避免了光能量损失；同时为子复合面的设置预留了足够的空间。

3、当本发明包含至少2个子复合面时，本发明子复合面之间通过非工作面相连，并构成锯齿状环带，本发明锯齿状环带可以节约空间，可以在较小的底部空间内，解决子复合面的设置问题，减小透镜的厚度，压缩透镜的体积，达到将菲涅尔界面反射光线朝着偏离透镜本体中心轴的方向反射出去的技术效果。

4、进一步将本发明子复合面进行分割，所形成的鳞片式复合面，每个次复合单元之间相互离散，将所反射的光线的光场进行进一步的分割，分割后的小光场进行重新组合，在不降低光线出射效率的前提下，进一步的提高了出射光场的匀光性。

5、本发明中所述透镜本体的出射面和入射面的面型为高次方曲面，更好的实现对光线的合理分配。

6、在透镜的底面与侧面设置有定位装置，保证了所述透镜与LED光源安装精确以及配光透镜的装配方便。

总之本发明透镜能更加合理的分配光线，改善了现有技术中，由于菲涅尔界面反射所引起的中心轴附近的小角度光线堆积问题，而且提高了经过透镜出射光场的均匀性。在实现同样照明效果的前提下可以减少LED背光面板上的LED光源的使用数量同时还可以实现缩小从LED光源到扩散板的厚度，减小***的体积。

附图说明

图1是现有技术中反射式背光透镜***示意图。

图2是现有技术中折射式背光透镜的***示意图。

图3是本匀光直下式LED背光照明用配光透镜外观立体及半剖结构图。

图4是本匀光直下式LED背光照明用配光透镜的底部复合面剖面局部放大示意图。

图5是本匀光直下式LED背光照明用配光透镜的底部复合面的剖面示意图。

图6是实施例1的立体结构示意图。

图7是实施例1的剖面示意图。

图8是实施例1的仰视图。

图9是实施例2的立体结构示意图。

图10是实施例2的剖面示意图。

图11是实施例2的仰视图。

图12是实施例3的立体结构图。

图13是实施例3的剖面示意图。

图14是实施例4的立体结构示意图。

图15是实施例4的剖面示意图。

图16是实施例4的仰视图。

图17是实施例5的立体结构图。

图18是实施例5的剖面示意图。

图19是实施例5的仰视图。

图20是实施例6的立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明提供一种匀光直下式LED背光照明用配光透镜，能够减少由于菲涅尔界面反射所引起的出射光线在中心光场的堆积，合理分布出射光线，在实现同样照明效果的前提下可以减少LED背光面板上的LED光源的使用数量同时还可以实现缩小从LED光源到扩散板的厚度，减小***的体积。

为了实现上述技术效果，本发明采取如下技术方案：

为了解决以上问题，本发明提出一种匀光直下式LED背光照明用配光透镜，如图3所示，包括透镜本体300，其中所述透镜本体300包括出射面302、入射面301和底部复合面303；所述出射面302、入射面301和底部复合面303均与透镜本体300同轴；

其中所述出射面302位于所述透镜本体300的上表面，所述出射面300的底部与所述透镜本体300的底部复合面303相连(也可以经过侧面304与底部复合面303相连)；

所述底部复合面位于所述透镜本体303的底部，靠近透镜本体300中心轴的一侧与所述入射面301相连；

所述入射面301位于所述透镜本体300的底部中心，向透镜本体300顶部方向凹陷。

所述出射面302、入射面301和底部复合面303均为对应的母线绕透镜透镜本体300中心轴旋转而形成的轴对称形状。(所述底部复合面303的局部放大示意图如图4所示)

进一步的，所述底部复合面303的包含至少一个子复合面303-1，所述子复合面303-1沿过透镜本体中心轴的剖面，所剖开的剖面线上任意一点在剖面上的法线FF’与所述透镜本体的中心轴OO’相交于透镜本体的下方(如图5所示)；所述子复合面将所述出射面反射回来的菲涅尔界面反射光线向着偏离所述透镜本体中心轴的方向反射出去。

使用时，LED出光面与所述入射面的底部齐平或者高于所述入射面的底部。使用时，LED光源所发出的光线，全部经过入射面的折射作用后进入所述透镜本体。

进一步的，如图4所示，所述底部复合面靠近透镜本体中心轴的一侧可以设置有一个过渡面303-4，并通过所述过渡面303-4与所述入射面底部相连。

进一步的，所述过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度。这样过渡面相对于透镜本体，呈现一个整个向下凹陷的形状，而且将入射面的底面下拉，可以更好的收集LED光源所发出的光，因为在现阶段LED芯片的高度一般很低，入射面的底面下拉的设计，可以更好的保证LED所发出的光线全部通过入射面而进入透镜本体，避免了光能量损失；不仅如此，过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度的设计也为子复合面的设置预留了足够的空间。

进一步的，所述底部复合面包含至少两个子复合面303-1，所述子复合303-1面之间通过非工作面303-2相连；所述底部复合面303经过所述透镜本体中心轴的剖面，所剖开形成的剖面线为锯齿状(如图3、图4和图5所示)；本锯齿结构，可以节约空间，可以在较小的底部空间内，很好的解决子复合面的设置问题，减小透镜的厚度，压缩透镜的体积，很好的实现了将菲涅尔界面反射光线朝着偏离透镜本体中心轴的方向反射出去的技术效果。

作为一种优选，所述非工作面303-2与透镜底面的夹角(如图4标号303-3所示)为75°到90°之间；在上述角度范围内形成的锯齿环可以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。

作为一种优选，所述底部复合面的锯齿状剖面线的锯齿根部位于同一条直线上，这种锯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。

进一步的，所述底部复合面锯齿状线上的锯齿根部位于同一直线之上，该直线与透镜本体的中心轴垂直；即所述透镜本体底部复合面，的子复合面根部位于透镜本体底部的同一平面内，这样的结构设计结构简单，方便加工和生产制造，降低了生产成本。

做为一种优选，所述底部复合面锯齿状剖面线上的锯齿根部位于同一直线上，该直线与所述透镜本体的中心轴相倾斜，且与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的底部上方；这样，相当于将所有锯齿面位于一个大的倾斜面上，能够更好的实现将经过从出射面反射回来的菲涅尔界面反射光线向偏离透镜本体中心轴的方向反射出去的效果。

作为一种优选，所述底部复合面锯齿状剖面线上的锯齿根部位于一个向透镜本体顶部凹陷的曲线上；所述曲线上每一点的法线与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的下方；这样每一个锯齿之间有一个渐变的倾斜角度，可以更好的保证经锯齿反射出去光线的匀光性，同时也有利于提高大角度光线的强度。

作为一种优选，所述子复合面剖面线为直线；这样的子复合面相当于一个圆锥面，结构简单，便于制作。

作为一种优选，所述子复合面剖面线为曲线，曲线的设计可以根据反射带的位置，灵活调节子复合面与所述透镜本体底面的夹角，以达到最优的出光效果。

进一步，所述子复合面与所述透镜本体底面的倾斜角度相同；相同的倾斜角度，方便加工制作，减低生产成本。

作为一种优选，所述子复合面与所述透镜本体底面的倾斜角度，靠近透镜本体中轴的方向依次增大。这种倾斜角度依次增大的设计，可以更好将靠近透镜本体中心的光线以更加偏离透镜本体中心轴的方向反射出去，有利于进一步减小透镜中轴附近的光线堆积。能够实现更好的匀光效果。

进一步的，所述各个子复合面的剖面线长度相等，在所述透镜本体的底部复合面上呈均匀分布；这种均匀分布的子复合面设计，结构简单，便于加工和制作，有利于减低生产成本。

作为一种优选，所述子复合面的剖面线长度沿向透镜本体中心轴的方向依次增大。靠近过透镜本体中心的分布越稀疏，而靠近透镜本体边缘的位置分布越密集；这种外密里疏的反射环带设计可以减小靠近透镜外侧的非工作面对相邻的靠近透镜里侧的子复合面所反射光线的干扰。

进一步的，将子复合面的面型进行进一步的改善，所述子复合面包含至少2个次复合单元。子复合面上的次复合单元呈鳞片状分布，这种鳞片式的复合面，将所反射的光线的光场进行进一步的分割，分割后的小光场进行重新组合，在不降低光线出射效率的前提下，进一步的提高了出射光场的匀光性。

作为一种优选，所述次复合单元为平面，平面的设计结构简单，方便加工和生产制造，降低了生产成本。

作为一种优选，所述次复合单元为曲面，曲面的设计，当光线经过相互离散的所述子复合面向远离透镜本体中心轴的方向反射时，对所反射的光线有进一步的分散作用，有利于提高出射光线的匀光性。

作为一种优选，所述次复合单元绕所述透镜本体的中心轴均匀分布于所述子复合面上，这样的均匀分布设计，透镜结构均匀对称，降低了制造成本。

作为一种优选，所述次复合单元也可以是绕所述透镜本体的中心轴非均匀分布在对应的子复合面上。

作为一种优选，相邻子复合面上的次复合单元之间的对齐排布，就像是沿过透镜本体中心一条条分割线将将子复合面依次分割形成。这样的整齐排列，方便加工和生产。

作为一种优选，相邻子复合面上的次复合单元之间错开排布，这样分割形成的复合光场更加均匀。

作为一种优选，为了进一步提高出射光场的匀光性，将子复合面设置为毛面；或者将子复合面进行雾化处理，这样经过子复合面所反射的光主体的方向没有发生改变，还是朝着尽量远离所述透镜本体中心轴的方向反射，不过反射光线的匀光性得到进一步改善。有助于消除出射光光场边缘处的光晕现象。有利于改善子复合面的规律性二次反射而造成的在扩散板上光线分布不均匀的现象。

作为一种优选，将子复合面设置成深宽比为0.3，特质尺寸为0.05的毛面；这样参数的子复合面，实现比较好的，匀光效果。

进一步的，将将非工作面设置为毛面；或者将非工作面进行雾化处理，将非工作面进行雾化处理或者设置为毛面的好处在于，可以尽量避免由于部分反射光照射到非工作面所引起的不利反射，毛面的设计，可以将这部分光变成漫反射，减弱这部分光的主体方向的光强度。

为了大幅度改进二次配光透镜的中心轴附近小角度光线的堆积问题，本发明中，所述入射面和出射面的面型进行了进一步的改进。

本发明中所述透镜本体的出射面和入射面的面型为高次方曲面。其中，入射面与出射面面型均可以由方程来描述，其中c为曲面顶点曲率，k为二次非球面系数，r为径向坐标(r²＝x²+y²)，z为轴向坐标，α_i为i次项系数，i为1,2,3……自然数。

进一步的，本发明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α_i不为零。

进一步的，本发明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α_i不为零。

具有这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。

进一步的，为了保证所述透镜与LED光源安装精确以及配光透镜的装配方便，在透镜的底面或者侧面设置有定位装置。

进一步的，为了实现透镜与LED光源面板的安装的定位准确和提高安装效率，简化安装过程，在与透镜对应LED面板或者PCB板的对应位置，设置有所述透镜定位装置相匹配的对应定位装置。

作为一种优选，所述定位装置为定位柱。

作为一种优选，所述定位装置为定位孔。

作为一种优选，所述定位装置为定位卡扣。

作为一种优选所述定位装置为定位卡槽。

作为一种优选，所述定位柱、定位孔、定位卡扣或者定位卡槽在所述透镜底部均匀分布。

作为一种优选，所述定位柱、定位孔、定位卡扣或者定位卡槽的个数为大于1的整数个，比如说2、3、4、5个。

进一步的，所述定位装置，设置在所述透镜底部的边缘位置，可以是直接设置在透镜本体的底部边缘，也可以是在所述透镜本体的底部外侧专门设置定位装置的位置。

进一步的，所述透镜本体的定位装置与所述透镜本体一体成型；其成型方式为热压或者注塑。

提供一种基于上述透镜的直下式LED背光照明***，包括设置在PCB板的LED光源以及安装在LED光源上方以实现二次配光的本直下式背光LED透镜。

进一步的，所述***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LED光源所发出的光更好，更均匀的扩散到出光面。这样的***可以实现在同样的出光面积内以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LED数量，并缩短LED光源与扩散板之间的距离，使得直下式LED背光照明***的成本下降，体积缩小。

进一步的，所述***还包括反射层，所述反射层位于所述PCB板的前方与所述PCB板紧密贴合；使用本发明中折射式二次配光透镜对反射层的依赖程度很低，可以在不使用反射层的情况下实现高效率的均匀照度，但是反射层的使用更好的提高了LED光源的使用效率，虽然使用本发明中折射式二次配光透镜对反射层的依赖程度很低，但是反射层的使用能更好地提高背光照明***的光能利用效率，达到良好地节能效果。

本发明提供一种电视，包括上述透镜，或者包括上述背光照明***。

本发明提供一种面板灯，包括上述透镜。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

实施例1

本实施例中的背光透镜的底部复合面包含一个子复合面，所述子复合面剖面上上任意一点的法线与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的下方，本实施例中的透镜结构简单，容易大批量生产；如图6、图7和图8所示(其中图6是本实施例的立体结构示意图；图7是本实施例的剖面示意图；图8是本实施例的仰视图)。本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

实施例2

本实施例中的背光透镜包含的底部复合面包含6个子复合面，所述底部复合面的剖面线为锯齿状，所述底部复合面的剖面线的锯齿根部位于同一直线上，该直线与本实施例所述透镜本体的中心轴向垂直；且所述子复合面的剖面线为直线结构，不仅如此所述子复合面为越靠近透镜本体边缘越稠密的排列方式，如图9、图10、图11所示(其中图9是本实施例的立体结构示意图；图10是本实施例的剖面示意图；图11是本实施例的仰视图)，本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

实施例3

本实施例中的背光透镜包含的底部复合面包含6个子复合面，所述底部复合面的剖面线为锯齿状，所述底部复合面的剖面线的锯齿根部位于曲线上，该曲线上任意一点越靠近透镜本体中心轴其距离透镜底面的距离越大；且所述子复合面的剖面线为直线结构，不仅如此所述子复合面为越靠近透镜本体边缘越稠密的排列方式，如图12和图13所示(其中图12是本实施例的立体示意图，图13是本实施例的剖面示意图)，本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

实施例4

本实施例中的背光透镜包含的底部复合面包含6个子复合面，所述底部复合面的剖面线为锯齿状，所述底部复合面的剖面线的锯齿根部位于曲线上，该曲线上任意一点越靠近透镜本体中心轴其距离透镜底面的距离越大；所述子复合面的剖面线为直线结构，且所述子复合面为越靠近透镜本体边缘越稠密的排列方式，不仅如此本实施例中的每个子复合面中包括60个次复合单元，且每层子复合面上的次复合单元之间相互对齐。如图14、图15和图16所示，(其中，图14是本实施例的立体示意图，图15为本实施例的剖面示意图，图16是本实施例的仰视示意图)，本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

实施例5

本实施例中的背光透镜包含的底部复合面包含6个子复合面，所述底部复合面的剖面线为锯齿状，所述底部复合面的剖面线的锯齿根部位于曲线上，该曲线上任意一点越靠近透镜本体中心轴其距离透镜底面的距离越大；所述子复合面的剖面线为直线结构，且所述子复合面为越靠近透镜本体边缘越稠密的排列方式，不仅如此本实施例中的每个子复合面中包括60个次复合单元，且每层子复合面上的次复合单元之间相互错开。如图17、图18和图19所示，(其中图17是本实施例的立体结构示意图.图18为本实施例的剖面结构示意图，图19是本实施例的仰视图)，本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

实施例6

如图20所示，本实施例中的背光透镜的底部具有定位柱D，其中所述定位柱D的个数为3个，均匀的分布在透镜的底部边缘，本实施例中的设置于专门的定位柱安装位置上，与本实施例中透镜本体一体成型。本实施例其余结构以及工作原理与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种匀光直下式LED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，靠近透镜本体中心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心，向透镜本体顶部方向凹陷；其特征是：

所述底部复合面包含至少两个子复合面，当所述子复合面沿过透镜本体中心轴方向剖开时，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心轴相交于透镜本体的下方：所述子复合面将所述出射面反射回来的部分菲涅尔界面反射光线向着远离所述透镜本体中心轴的方向反射出去；

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锯齿状环带；

所述底部复合面的锯齿状剖面线的锯齿根部位于同一条直线上且所述直线与透镜本体的中心轴垂直或与透镜本体的中心轴相倾斜并相交于所述透镜本体的底部上方；或者，所述底部复合面的锯齿状剖面线的锯齿根部位于一条向透镜本体顶部凹陷的曲线上且所述曲线上每一点的法线与所述透镜本体的中心轴相交于所述透镜本体的下方；

所述底部复合面靠近透镜本体中心轴的一侧设置有一个过渡面，所述底部复合面的子复合面通过所述过渡面与所述入射面底部相连；

所述过渡面的剖面线靠近子复合面的一端距离透镜本体底部的高度大于入射面的底部到透镜本体底部的高度。

2.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述子复合面设置在透镜本体底部的照度从峰值到10％峰值的区域内；所述子复合面剖面线为直线或者为曲线。

3.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述非工作面与透镜底面的夹角为75°到90°之间。

4.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述子复合面的剖面线长度大于与其相邻的非工作面的剖面线长度。

5.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述子复合面的剖面线为直线或者曲线。

6.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，各个所述子复合面与所述透镜本体底面之间形成夹角，且各夹角相同。

7.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，各个所述子复合面与所述透镜本体底面之间形成夹角，且各夹角沿着靠近透镜中心轴的方向逐渐增大。

8.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，各个所述子复合面的剖面线长度相等。

9.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述子复合面的剖面线长度沿向透镜本体中心轴的方向依次增大。

10.如权利要求1至9之一所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述子复合面包含至少2个次复合单元。

11.如权利要求10所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述次复合单元为平面，或者为曲面。

12.如权利要求10所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，相邻子复合面上的次复合单元之间对齐排布，或者错开排布。

13.如权利要求1或2所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，将子复合面设置为雾化毛面。

14.如权利要求1所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述入射面和出射面的面型均由方程来描述；其中，c为曲面顶点曲率，k为二次非球面系数，r为径向坐标r²＝x²+y²，z为轴向坐标，α_i为i次项系数，i＝1,2,3……自然数；所述出射面面型表达式i≥6的项次中至少有一项系数α_i不为零；所述入射面面型表达式i≥4的项次中至少有一项系数α_i不为零。

15.如权利要求1或2所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述透镜的底面或者侧面设置有定位装置。

16.如权利要求15所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜，其特征是，所述定位装置为定位柱、定位孔、定位卡扣或者定位卡槽。

17.一种直下式LED背光照明***，其特征是，包含如权利要求1至16之一所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜。

18.一种电视，包括背光照明***，所述背光照明***包括设置在PCB板的LED光源以及安装在LED光源上方以实现二次配光的直下式背光LED透镜，其特征是，所述透镜为权利要求1至16之一所述的匀光直下式LED背光照明用配光透镜。