Prezentare generală a tehnologiei de aplicare a iluminarii de fundal LED
Nov 10, 2021
LED-urile utilizate pentru iluminarea de fundal LCD sunt împărțite în iluminare de margine, care este utilizată în principal pentru echipamente medii și mici, și iluminare directă, care este utilizată pentru echipamente cu suprafață mare, cum ar fi LCD-TV.
1. Iluminarea marginilor
Structura de bază a luminii Edge este prezentată în Figura 1.
figura 1
Lumina emisă de LED este emisă în sus prin acțiunea optică a plăcii de ghidare a luminii (Placă de ghidare a luminii) pentru a forma o sursă de lumină de suprafață, iar apoi prin placa difuzor (Placa difuzor) și filmul de îmbunătățire a luminozității (BEF) pentru a forma un punct luminos cu luminozitate uniformă și distribuție a culorii pe panoul LCD.
Difuzorul poate crește uniformitatea distribuției luminii. Filmul de îmbunătățire a luminozității poate concentra lumina într-un anumit unghi pe partea din față și poate crește luminozitatea față. Cu toate acestea, utilizarea excesivă a difuzorului și a filmului de îmbunătățire a luminozității va crește pierderea de lumină și va reduce eficiența generală a luminii. Filmul a fost monopolizat de brevete și costul este relativ mare. Prin urmare, creșterea uniformității ieșirii directe a luminii de pe placa de ghidare a luminii prin proiectarea optică este punctul central al designului de iluminare laterală în jos.
Designul optic al capătului frontal este împărțit în principal în: (1) designul luminii LED cuplate în placa de ghidare a luminii (2) designul structurii optice a plăcii de ghidare a luminii
1.1 Cuplarea luminii dintre LED și placa de ghidare a luminii
(1) Cuplare directă
Diagrama schematică a structurii este prezentată în Figura 2. În general, cuplarea directă poate îmbunătăți eficiența luminii LED care intră în placa de ghidare a luminii. Structura este simplă. În același timp, lumina RGB în trei culori nu este complet amestecată înainte de a intra în placa de ghidare a luminii, ceea ce poate duce la culoarea uniformă a luminii finale. Performanța nu este bună, mai ales pentru structura în care calea luminii în placa de ghidare a luminii este scurtă.
figura 2
(2) Cuplare indirectă
Diagrama structurii este prezentată în Figura 3. Există două avantaje ale cuplării indirecte: (1) Împrăștiați și atomizați lumina înainte de a intra în placa de ghidare a luminii pentru a îmbunătăți uniformitatea (2) Amestecare completă a culorilor
imaginea 3
LED-urile utilizate pentru iluminarea de fundal LCD sunt împărțite în iluminare de margine, care este utilizată în principal pentru echipamente medii și mici, și iluminare directă, care este utilizată pentru echipamente cu suprafață mare, cum ar fi LCD-TV.
1. Iluminarea marginilor
Structura de bază a luminii Edge este prezentată în Figura 1.
figura 1
Lumina emisă de LED este emisă în sus prin acțiunea optică a plăcii de ghidare a luminii (Placă de ghidare a luminii) pentru a forma o sursă de lumină de suprafață, iar apoi prin placa difuzor (Placa difuzor) și filmul de îmbunătățire a luminozității (BEF) pentru a forma un punct luminos cu luminozitate uniformă și distribuție a culorii pe panoul LCD.
Difuzorul poate crește uniformitatea distribuției luminii. Filmul de îmbunătățire a luminozității poate concentra lumina într-un anumit unghi pe partea din față și poate crește luminozitatea față. Cu toate acestea, utilizarea excesivă a difuzorului și a filmului de îmbunătățire a luminozității va crește pierderea de lumină și va reduce eficiența generală a luminii. Filmul a fost monopolizat de brevete și costul este relativ mare. Prin urmare, creșterea uniformității ieșirii directe a luminii de pe placa de ghidare a luminii prin proiectarea optică este punctul central al designului de iluminare laterală în jos.
Designul optic al capătului frontal este împărțit în principal în: (1) designul luminii LED cuplate în placa de ghidare a luminii (2) designul structurii optice a plăcii de ghidare a luminii
1.1 Cuplarea luminii dintre LED și placa de ghidare a luminii
(1) Cuplare directă
Diagrama schematică a structurii este prezentată în Figura 2. În general, cuplarea directă poate îmbunătăți eficiența luminii LED care intră în placa de ghidare a luminii. Structura este simplă. În același timp, lumina RGB în trei culori nu este complet amestecată înainte de a intra în placa de ghidare a luminii, ceea ce poate duce la culoarea uniformă a luminii finale. Performanța nu este bună, mai ales pentru structura în care calea luminii în placa de ghidare a luminii este scurtă.
figura 2
(2) Cuplare indirectă
Diagrama structurii este prezentată în Figura 3. Există două avantaje ale cuplării indirecte: (1) Împrăștiați și atomizați lumina înainte de a intra în placa de ghidare a luminii pentru a îmbunătăți uniformitatea (2) Amestecare completă a culorilor
imaginea 3
O structură specifică de cuplare indirectă a Lumileds este prezentată în Figura 4:
Figura 4
În figură, ③ este un ghid de undă cu culori mixte, ②④ este o lentilă de cuplare, iar structura sa este o suprafață conică pentru a reduce pierderea de lumină în timpul celor două procese de cuplare. Harta fizică este prezentată în Figura 5.
Figura 5
(3) Structura de cuplare folosind oglindă de suprafață cu formă liberă
Pentru a îmbunătăți pe deplin uniformitatea luminii LED înainte de a intra în placa de ghidare a luminii, unele modele folosesc oglinzi de suprafață cu formă liberă, așa cum se arată în Figura 6.
Imaginea 6
Roșul din imagine este sursa de lumină LED. Sursa de lumină convențională cu partea în jos este aranjată ca o matrice LED. După aplicarea reflectorului de suprafață cu formă liberă, sursa de lumină LED poate fi aranjată doar pe ambele părți sau chiar pe o parte a ghidajului LED Uniform Light. Figura 7 prezintă o formă specifică de ghid de lumină uniform LED
Figura 7
Designul de cuplare a suprafeței cu formă liberă poate îmbunătăți uniformitatea luminii care intră în placa de ghidare a luminii și poate reduce volumul sistemului în același timp.
1.2 Proiectarea structurii plăcii de ghidare a luminii
1.2.1 Structura inferioară a plăcii de ghidare a luminii
Placa de ghidare a luminii reflectă lumina incidentă din lateral spre față pentru a emite lumină prin structura inferioară. De la sursa de lumină CCFL la sursa de lumină LED, placa de ghidare a luminii are o varietate de structuri optice, de exemplu:
(1) Structura de imprimare cu puncte. Punctele de împrăștiere imprimate pe partea de jos a plăcii de ghidare a luminii schimbă direcția luminii incidente pe lateral. Distribuția punctelor se bazează pe o anumită teorie a distribuției. În general, cu cât este mai departe de sursa de lumină, cu atât distribuția punctelor este mai densă.
(2) Structura microprismă
(3) Structura cu caneluri în V. După cum se arată în Figura 8, aplicând condiții de limită de lumină, fiecare canelură în formă de V corespunde zonei suprafeței țintă pe o bază unu-la-unu.
Figura 8
(4) Materiale polimerice cu indice de refracție gradient. Utilizarea materialelor cu indice de refracție gradat pentru a reflecta lumina în ghidul de lumină poate realiza o turnare unică a plăcii de ghidare a luminii.
1.2.2 Designul formei plăcii de ghidare a luminii
În plus față de structura inferioară, forma plăcii de ghidare a luminii poate avea, de asemenea, o varietate de structuri, cum ar fi o structură de pană așa cum este prezentat în FIG. 9 şi chiar o structură de suprafaţă asferică aşa cum este prezentată în FIG. 10.
Poza 9
Poza 10
Designul de iluminare laterală în jos ar trebui să utilizeze în mod cuprinzător diferitele structuri de mai sus pentru a îmbunătăți eficiența luminii, uniformitatea iluminării și uniformitatea culorii.
2 Iluminare directă
În comparație cu tipul cu partea în jos, tipul direct are o structură simplă și nu are o placă de ghidare a luminii. Poate obține o uniformitate bună de iluminare pe o lumină de fundal de dimensiuni mari. În același timp, deoarece distanța de amestecare a luminii este scurtă, uniformitatea culorii nu este ușor de controlat; iar grosimea tipului direct este medie Este mai mare decât tipul cu partea în jos, eficiența totală a luminii nu este la fel de bună ca tipul cu partea în jos, iar numărul total de LED-uri consumate este puțin mai mare. La echipamentele mici și mijlocii, avantajul tipului direct nu este evident.
Structura de bază a luminii de fundal directe este prezentată în Figura 11
Poza 11
(1) Dacă LED-ul este privit ca o sursă de lumină punctuală, se poate concluziona din figura 12 că starea de iluminare uniformă a suprafeței țintă este intensitatea luminoasă a LED-ului
Poza 12
Adică, căutați un LED cu distribuția luminii menționată mai sus. O idee relativ simplă este să folosiți LED-uri cu distribuție a luminii batwing similară cu distribuția luminii menționată mai sus și apoi să reglați parametrii h și a peretelui cavității reflectorizante pentru a simula iluminarea și distribuția culorii suprafeței țintă. În prezent, oamenii din China au făcut munca de mai sus, iar uniformitatea teoretică nu a atins încă 85%.
(2) Lumileds' produse cu iluminare din spate
Acesta este cel mai comun modul de iluminare de fundal LED cu iluminare directă de pe piață. După cum se arată în Figura 13, două rețele de LED-uri RGB sunt plasate în partea de jos a cavității, iar filme optice, cum ar fi un difuzor și BEF, sunt plasate în partea de sus.
Figura 13
Fiecare matrice LED adoptă aranjamentul GBRG, așa cum se arată în Figura 14, există un total de 24 de matrice de unități în două coloane.
Figura 14
Un singur LED adoptă Lumileds' Structură de emițătură laterală nou proiectată pentru iluminarea de fundal LED de tip direct, care are o proporție mai mare de lumină emisă în direcția orizontală decât distribuția luminii liliac. Diagrama schematică a unui singur LED și distribuția spațială a intensității luminii sunt prezentate în Figura 15 și, respectiv, Figura 16.
Figura 15
Figura 16
Pentru această structură, Universitatea Națională din Taiwan a făcut o simulare inversă. Când difuzorul și filmul de îmbunătățire a luminozității nu sunt adăugate, iluminarea și uniformitatea culorii au o performanță bună, dar există încă un fenomen de umbră a lămpii.
(3) Structura de iluminare de fundal optimizată Lumileds
Universitatea Națională din Taiwan a făcut optimizări pe baza produselor de iluminare de fundal Lumileds, cum ar fi schimbarea a două rânduri de LED-uri în trei rânduri și crearea unei structuri cu caneluri în V în partea de jos a cavității reflectorizante pentru a reduce umbrele lămpii. Ideea de bază este aproximativ aceeași cu cea a produselor Lumileds.
(4) Structura micro lentilelor
Plasați o matrice de micro lentile în fața sursei de lumină LED pentru a schimba distribuția luminii. După cum se arată în Figura 17, linia punctată este curba de distribuție a luminii înainte de plasarea matricei de micro lentile, iar linia continuă este după plasarea matricei de micro lentile. În comparație cu schimbarea distribuției luminii a unui singur LED, amplasarea generală a matricei de microlens slăbește controlul luminii și este posibilă creșterea grosimii luminii de fundal. GLT a solicitat un brevet pentru tehnologia matricei de micro lentile.
Figura 17
(5) Utilizați iluminarea de fundal ASP
Se poate folosi propria noastră sursă de lumină ASP LED, iar uniformitatea iluminării și eficiența generală a luminii sunt de așteptat să atingă un nivel foarte bun. Problemele cheie sunt uniformitatea culorii și grosimea totală.
Planul actual este de a simula invers luminile de fundal LED cu iluminare directă existente și de a găsi problemele acestora, iar apoi de a utiliza surse de lumină ASP pentru a proiecta o structură de iluminare de fundal. Dacă uniformitatea culorii nu poate îndeplini cerințele, luați în considerare introducerea unui hibrid pentru iluminarea de fundal LED cu iluminare directă. Ghid de undă optic.
