Prehľad aplikačnej technológie LED podsvietenia
Nov 10, 2021
LED diódy používané na podsvietenie LCD sa delia na okrajové osvetlenie, ktoré sa používa najmä pre stredné a malé zariadenia a priame osvetlenie, ktoré sa používa pre veľkoplošné zariadenia, ako je napríklad LCD-TV.
1. Osvetlenie okrajov
Základná štruktúra osvetlenia Edge je znázornená na obrázku 1.
postava 1
Svetlo vyžarované diódou LED sa vyžaruje smerom nahor prostredníctvom optického pôsobenia svetlovodnej dosky (Light Guide Plate), čím sa vytvorí povrchový zdroj svetla, a potom prostredníctvom dosky difúzora (Diffuser Plate) a filmu na zvýšenie jasu (BEF). svetelný bod s rovnomerným rozložením jasu a farieb na LCD paneli.
Difúzor môže zvýšiť rovnomernosť rozloženia svetla. Fólia na zvýšenie jasu dokáže sústrediť svetlo do určitého uhla na prednej strane a zvýšiť tak predný jas. Avšak nadmerné používanie difúzora a fólie na zvýšenie jasu zvýši stratu svetla a zníži celkovú svetelnú účinnosť. Film bol monopolizovaný patentmi a cena je pomerne vysoká. Zvýšenie rovnomernosti priameho svetelného výkonu zo svetlovodnej dosky prostredníctvom optického dizajnu je preto stredobodom dizajnu bočného podsvietenia.
Optický dizajn prednej časti sa delí hlavne na: (1) dizajn LED svetla pripojeného do svetlovodnej dosky (2) dizajn optickej štruktúry svetlovodnej dosky
1.1 Svetelná spojka medzi LED a svetlovodnou doskou
(1) Priama spojka
Schematický diagram konštrukcie je znázornený na obrázku 2. Všeobecne povedané, priame spojenie môže zlepšiť účinnosť svetla LED vstupujúceho do svetlovodnej dosky. Štruktúra je jednoduchá. Zároveň nie je trojfarebné svetlo RGB pred vstupom na svetlovodnú dosku úplne premiešané, čo môže viesť k jednotnej farbe konečného svetla. Výkon nie je dobrý, najmä pri konštrukcii, kde je svetelná dráha vo svetlovodnej doske krátka.
obrázok 2
(2) Nepriama väzba
Štruktúrny diagram je znázornený na obrázku 3. Nepriama väzba má dve výhody: (1) Rozptyľujte a atomizujte svetlo pred vstupom na svetlovodnú dosku, aby sa zlepšila rovnomernosť (2) Plné miešanie farieb
obrázok 3
LED diódy používané na podsvietenie LCD sa delia na okrajové osvetlenie, ktoré sa používa najmä pre stredné a malé zariadenia a priame osvetlenie, ktoré sa používa pre veľkoplošné zariadenia, ako je napríklad LCD-TV.
1. Osvetlenie okrajov
Základná štruktúra osvetlenia Edge je znázornená na obrázku 1.
postava 1
Svetlo vyžarované diódou LED sa vyžaruje smerom nahor prostredníctvom optického pôsobenia svetlovodnej dosky (Light Guide Plate), čím sa vytvorí povrchový zdroj svetla, a potom prostredníctvom dosky difúzora (Diffuser Plate) a filmu na zvýšenie jasu (BEF). svetelný bod s rovnomerným rozložením jasu a farieb na LCD paneli.
Difúzor môže zvýšiť rovnomernosť rozloženia svetla. Fólia na zvýšenie jasu dokáže sústrediť svetlo do určitého uhla na prednej strane a zvýšiť tak predný jas. Avšak nadmerné používanie difúzora a fólie na zvýšenie jasu zvýši stratu svetla a zníži celkovú svetelnú účinnosť. Film bol monopolizovaný patentmi a cena je pomerne vysoká. Zvýšenie rovnomernosti priameho svetelného výkonu zo svetlovodnej dosky prostredníctvom optického dizajnu je preto stredobodom dizajnu bočného podsvietenia.
Optický dizajn prednej časti sa delí hlavne na: (1) dizajn LED svetla pripojeného do svetlovodnej dosky (2) dizajn optickej štruktúry svetlovodnej dosky
1.1 Svetelná spojka medzi LED a svetlovodnou doskou
(1) Priama spojka
Schematický diagram konštrukcie je znázornený na obrázku 2. Všeobecne povedané, priame spojenie môže zlepšiť účinnosť svetla LED vstupujúceho do svetlovodnej dosky. Štruktúra je jednoduchá. Zároveň nie je trojfarebné svetlo RGB pred vstupom na svetlovodnú dosku úplne premiešané, čo môže viesť k jednotnej farbe konečného svetla. Výkon nie je dobrý, najmä pri konštrukcii, kde je svetelná dráha vo svetlovodnej doske krátka.
obrázok 2
(2) Nepriama väzba
Štruktúrny diagram je znázornený na obrázku 3. Nepriama väzba má dve výhody: (1) Rozptyľujte a atomizujte svetlo pred vstupom na svetlovodnú dosku, aby sa zlepšila rovnomernosť (2) Plné miešanie farieb
obrázok 3
Špecifická nepriama väzobná štruktúra Lumileds je znázornená na obrázku 4:
Obrázok 4
Na obrázku je ③ vlnovod zmiešaných farieb, ②④ je spojovacia šošovka a jej štruktúra je kužeľovitý povrch, aby sa znížila strata svetla počas dvoch spojovacích procesov. Fyzická mapa je znázornená na obrázku 5.
Obrázok 5
(3) Spojovacia štruktúra pomocou zrkadla s voľným tvarom
Aby sa úplne zlepšila rovnomernosť svetla LED pred vstupom na svetlovodnú dosku, niektoré návrhy používajú povrchové zrkadlá voľného tvaru, ako je znázornené na obrázku 6.
Obrázok 6
Červená na obrázku je LED svetelný zdroj. Bežný bočný svetelný zdroj je usporiadaný ako pole LED. Po nasadení plošného reflektora s voľným tvarom môže byť LED svetelný zdroj usporiadaný iba na oboch stranách alebo dokonca na jednej strane LED Uniform Light Guide. Obrázok 7 zobrazuje špecifickú formu jednotného svetlovodu LED
Obrázok 7
Dizajn voľnej povrchovej spojky môže zlepšiť rovnomernosť svetla vstupujúceho na svetlovodnú dosku a súčasne znížiť objem systému.
1.2 Dizajn konštrukcie svetlovodnej dosky
1.2.1 Spodná konštrukcia svetlovodnej dosky
Svetlovodná doska odráža dopadajúce svetlo zboku dopredu, aby vyžarovalo svetlo cez spodnú konštrukciu. Od svetelného zdroja CCFL po svetelný zdroj LED má svetlovodná doska rôzne optické štruktúry, napríklad:
(1) Štruktúra bodovej tlače. Rozptyľujúce bodky vytlačené na spodnej časti svetlovodnej dosky menia smer dopadajúceho svetla na bočnú stranu. Bodové rozdelenie je založené na určitej teórii rozdelenia. Vo všeobecnosti platí, že čím ďalej od zdroja svetla, tým hustejšie je rozloženie bodov.
(2) Štruktúra mikrohranolov
(3) Štruktúra s V-drážkou. Ako je znázornené na obrázku 8, pri použití okrajových svetelných podmienok každá drážka v tvare V zodpovedá ploche cieľového povrchu na báze jedna k jednej.
Obrázok 8
(4) Polymérne materiály s gradientom indexu lomu. Použitím materiálov s odstupňovaným indexom lomu na odraz svetla vo svetlovode možno dosiahnuť jednorazové vylisovanie svetlovodnej dosky.
1.2.2 Tvarové prevedenie svetlovodnej dosky
Okrem spodnej konštrukcie môže mať tvar svetlovodnej dosky tiež rôzne štruktúry, ako je napríklad klinová štruktúra znázornená na obr. 9 a dokonca aj asférickú povrchovú štruktúru, ako je znázornené na obr. 10.
Obrázok 9
Obrázok 10
Dizajn bočného podsvietenia by mal komplexne využívať vyššie uvedené rôzne štruktúry na zlepšenie svetelnej účinnosti, rovnomernosti osvetlenia a jednotnosti farieb.
2 Priame osvetlenie
Priamy typ má v porovnaní s bočným smerom dole jednoduchú konštrukciu a nemá svetlovodnú dosku. Môže získať dobrú rovnomernosť osvetlenia pri veľkom podsvietení. Súčasne, pretože vzdialenosť miešania svetla je krátka, nie je ľahké kontrolovať jednotnosť farieb; a hrúbka priameho typu je priemerná Je väčšia ako u typu s bočnou stranou nadol, celková svetelná účinnosť nie je taká dobrá ako pri type s bočnou stranou nadol a celkový počet spotrebovaných LED diód je o niečo vyšší. V malých a stredných zariadeniach nie je výhoda priameho typu zrejmá.
Základná štruktúra priameho podsvietenia je znázornená na obrázku 11
Obrázok 11
(1) Ak sa LED považuje za bodový zdroj svetla, z obrázku 12 možno usúdiť, že podmienkou rovnomerného osvetlenia cieľového povrchu je svietivosť LED.
Obrázok 12
To znamená, hľadajte LED s vyššie uvedeným rozložením svetla. Pomerne jednoduchým nápadom je použiť LED diódy s rozložením svetla netopierov podobným vyššie uvedenému rozdeleniu svetla a potom upraviť parametre h a odrazovú stenu dutiny tak, aby sa simulovalo rozloženie osvetlenia a farieb cieľového povrchu. V súčasnosti ľudia v Číne vykonali vyššie uvedenú prácu a teoretická uniformita ešte nedosiahla 85%.
(2) Lumileds' produkty podsvietenia
Toto je najbežnejší modul LED s priamym podsvietením na trhu. Ako je znázornené na obrázku 13, dve RGB LED polia sú umiestnené v spodnej časti dutiny a optické filmy, ako je difúzor a BEF, sú umiestnené na vrchu.
Obrázok 13
Každé pole LED využíva usporiadanie GBRG, ako je znázornené na obrázku 14, je tu celkom 24 polí jednotiek v dvoch stĺpcoch.
Obrázok 14
Single LED využíva Lumileds' novo navrhnutá štruktúra bočného vyžarovania svetla pre priame LED podsvietenie, ktoré má vyšší podiel svetla vyžarovaného v horizontálnom smere ako rozloženie svetla batwing. Schematický diagram jednej LED a priestorové rozloženie intenzity svetla sú znázornené na obrázku 15 a obrázku 16.
Obrázok 15
Obrázok 16
Pre túto štruktúru Národná taiwanská univerzita urobila reverznú simuláciu. Keď sa nepridá difúzor a fólia na zvýšenie jasu, osvetlenie a jednotnosť farieb majú dobrý výkon, ale stále existuje jav tieňa lampy.
(3) Optimalizovaná štruktúra podsvietenia Lumileds
Národná taiwanská univerzita vykonala optimalizácie na základe produktov podsvietenia Lumileds, ako je napríklad zmena dvoch radov LED diód na tri rady a vytvorenie štruktúry s drážkou v tvare písmena V v spodnej časti reflexnej dutiny, aby sa znížili tiene lampy. Základná myšlienka je približne rovnaká ako pri produktoch Lumileds.
(4) Štruktúra mikrošošoviek
Umiestnite pole mikrošošoviek pred zdroj svetla LED, aby ste zmenili rozloženie svetla. Ako je znázornené na obrázku 17, bodkovaná čiara je krivka distribúcie svetla pred umiestnením poľa mikrošošoviek a plná čiara je po umiestnení poľa mikrošošoviek. V porovnaní so zmenou rozloženia svetla jednej LED, celkové umiestnenie poľa mikrošošoviek oslabuje kontrolu svetla a je možné zväčšiť hrúbku podsvietenia. Spoločnosť GLT požiadala o patent na technológiu poľa mikrošošoviek.
Obrázok 17
(5) Použite podsvietenie ASP
Je možné použiť náš vlastný svetelný zdroj ASP LED a očakáva sa, že rovnomernosť osvetlenia a celková svetelná účinnosť dosiahnu veľmi dobrú úroveň. Kľúčovými problémami sú jednotnosť farieb a celková hrúbka.
Aktuálnym plánom je spätne simulovať existujúce priamo osvetlené LED podsvietenie a nájsť ich problémy a následne použiť ASP svetelné zdroje na návrh štruktúry podsvietenia. Ak jednotnosť farieb nemôže spĺňať požiadavky, zvážte zavedenie hybridu pre priamo osvetlené LED podsvietenie. Optický vlnovod.
