Designul luminii de fundal LED ghidate lateral
Dec 02, 2021
Pe măsură ce societatea umană intră în era economiei cunoașterii, diseminarea informațiilor și cunoștințelor se realizează în timp real, iar tehnologia de afișare a echipamentelor terminale pentru schimbul de informații s-a dezvoltat rapid. Fiind una dintre tehnologiile de afișare, afișajul cu cristale lichide s-a dezvoltat rapid. Deoarece LCD-ul în sine are dezavantajul de a nu emite lumină, majoritatea aplicațiilor necesită o iluminare de fundal de sprijin.
Sursele de iluminare din spate utilizate includ becuri incandescente, tuburi fluorescente cu catod rece, foi EL și lumini LED. Fiecare tehnologie de iluminare de fundal are caracteristicile sale excelente într-un mediu de aplicație specific. Printre acestea, avantajele tehnologiei LED sunt favorizate de oameni.
Avantaje: viață lungă, eficiență ridicată, întreținere redusă și consum redus de energie; dimensiune mică, făcând modulul de iluminare de fundal LCD mai subțire, reducând costul conexiunii dintre LCD și circuitul de comandă; Unitate de joasă tensiune, acționare directă 5-12 VDC, comutare Timp rapid, permite luminozitatea modulării lățimii impulsului, poate controla individual luminozitatea luminilor LED roșii, verzi și albastre, elimina filtrele tricolore roșu, verde și albastru din spatele panou de afișare LCD color.
1. Introducere
Lumina de fundal cu LED s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, de la modul de emisie inferioară timpurie la modul de ghidare a luminii laterale. În comparație cu luminile de fundal LED cu emisie de jos, luminile de fundal LED ghidate de lumină laterală au avantajele unui cost mai mic, consum mai mic de energie și grosime mai subțire.
În special odată cu dezvoltarea tehnologiei LED, au apărut materiale cuaternare AIInGaP și materiale pe bază de GaN, care au realizat LED-uri de luminozitate ultra-înaltă și culori complete, astfel încât iluminarea de fundal LED cu ghidare laterală poate atinge luminozitatea luminoasă necesară cu un număr mic de LED-uri. Și culoare, și a obținut rezultate satisfăcătoare. Dezvoltarea tehnologiei LED a promovat dezvoltarea rapidă a luminilor de fundal LED ghidate lateral. Principiul și punctele de design ale acestei lumini de fundal LED ghidate lateral nou dezvoltate sunt prezentate mai jos.
2. Structura de iluminare de fundal LED ghidată de lumină laterală
Este compus din modul LED, placă de ghidare a luminii, film de împrăștiere, hârtie reflectorizantă, bandă reflectorizantă de margine etc.
În modulul de iluminare de fundal, placa de ghidare a luminii este elementul optic cheie, este un material plastic transparent de polimetil metacrilat (PMMA), suprafața inferioară este acoperită cu puncte reflectorizante albe sau turnate prin injecție în mici denivelări, iar marginile sunt acoperite cu alb. Material reflectorizant sau acoperit cu bandă metalică reflectorizantă speculară.
Filmul de împrăștiere este un material PC semi-transparent, care poate reduce luminozitatea și poate îmbunătăți uniformitatea. Hârtia reflectorizantă este o hârtie albă netedă care poate reflecta lumina și poate reduce scurgerea luminii.
În al treilea rând, principiul de bază al luminii de fundal LED ghidate lateral
Principiul de bază al luminii de fundal LED cu ghidare laterală este utilizarea principiului reflexiei totale a luminii pentru a transmite eficient lumina și a converti sursa de lumină de linie într-o sursă de lumină de suprafață. Principiul reflexiei totale a luminii: Când lumina este refracta de la un mediu cu indice de refracție ridicat la un mediu cu indice de refracție scăzut (cum ar fi plasticul în aer), lumina refractată este emisă la un unghi mai oblic decât fasciculul de lumină uman. Când unghiul de lumină al corpului uman este mai mare decât un anumit unghi, Fenomenul conform căruia lumina nu poate fi refractată în aerul corpului uman, dar totul este reflectat în interior se numește reflexie totală sau reflexie internă. Când unghiul de refracție este egal cu 90°, unghiul luminii corpului uman se numește unghi critic.
Conform legii refracției luminii și formulei n-1, Sinθ,=n2Sinθ2, poate fi derivat unghiul critic θc=Sin-1 (n2, sin90°/n2)=Sin-1 (n2/n1). Având în vedere că n2=1 (aer), n1=1,491 (materialul PMMA al plăcii de ghidare a luminii din plastic), θc=Sin -10,6707=41,8°, adică atunci când lumina din interiorul plăcii de ghidare a luminii este mai mare de 41,8°, total va avea loc reflexia, Și apoi lumina va fi transmisă dintr-o parte în alta de-a lungul direcției plăcii de ghidare a luminii. Pentru placa de ghidare a luminii din PMMA, transmisia luminii este de până la 92%, ceața este foarte mică, absorbția luminii este foarte mică, iar lumina poate fi transmisă la distanțe lungi de-a lungul plăcii cu o atenuare foarte mică.
Scopul plăcii de ghidare a luminii este de a refracta lumina de pe suprafață pentru a forma o sursă de lumină de suprafață strălucitoare și uniformă. Prin urmare, principiul tehnic al plăcii de ghidare a luminii este de a utiliza principiul reflectării totale a luminii pentru a transmite lumina, pe de altă parte, este utilizat în direcția opusă, ceea ce distruge condiția de reflexie totală a luminii, interferează cu elemente optice de reflexie internă totală a luminii și modifică calea optică a luminii. Lumina este condusă afară de pe suprafața plăcii de ghidare a luminii pentru a forma o sursă de lumină de suprafață ca o placă de iluminare de fundal.
Designul specific este de a imprima puncte albe pe suprafața inferioară a plăcii de ghidare a luminii sau prin turnare prin injecție mici denivelări, astfel încât lumina să fie reflectată difuz în punct, o parte a luminii este proiectată pe placa de ghidare a luminii la un unghi mai mic. decât unghiul critic și refractat, iar o parte din lumină este total reflectată și returnată Pe placa de ghidare a luminii, aceste raze sunt reflectate total pe marginea superioară a plăcii de ghidare a luminii și apoi se întorc în punctul de pe suprafața inferioară.
Repetați acest proces până când o parte din lumină este refractă de la suprafață, o parte este absorbită de placa de ghidare a luminii și o parte se pierde la o interfață. Lumina refracta de la suprafata este vizibila pentru ochiul uman. Această parte a luminii ajută placa de ghidare a luminii să devină o lumină de fundal. Adică luminozitatea sursei de iluminare de fundal măsurată de instrument.
În al patrulea rând, punctele cheie ale designului de iluminare de fundal LED ghidată lateral
Designul structurii și selecția materialului luminii de fundal LED ghidate lateral afectează direct luminozitatea și uniformitatea luminii de fundal. La proiectare, trebuie să luăm în considerare nu numai factorul de cost, ci și luminozitatea și uniformitatea luminii de fundal pentru a îndeplini cerințele utilizatorului. Iată o scurtă introducere în metoda de proiectare a luminii de fundal.
1. Proiectarea dimensiunii și distribuției punctelor de astigmatism
Majoritatea plăcilor de ghidare a luminii utilizate în prezent sunt realizate prin turnare prin injecție cu matriță deschisă, iar dimensiunea și distribuția punctelor de astigmatism sunt proiectate în principal de producătorul matriței, iar structura matriței este determinată după multe experimente și ajustări. Proiectarea și calculul dimensiunii și distribuției punctelor de lumină astigmatice sunt relativ complicate, iar o teorie completă și matură nu a fost încă formată. Conform formulei fotometrice, după cum urmează:
E=dφ/ds=Icosθ/I² (1)
dφ=Isinθcosθπr²/I² (2)
I=D/(2cosθ) (3)
Printre ele: E——luminozitate; φ——flux luminos; S——zona de primire; I——intensitatea luminii emise; θ——unghiul dintre direcția luminii emise și normala suprafeței receptoare; I——suprafața de recepție și distanța dintre sursele de lumină LED; Io-intensitatea normală a LED-ului; r-raza zonei de recepție; D-grosimea plăcii de ghidare a luminii.
Conform formulei (1) - legea inversă a pătratului a iluminării distanței, cu cât este mai aproape de capătul persoanei, cu atât este mai puternică iluminarea primită de punctul de astigmatism. Lumina primită de punctul de astigmatism are nu doar o lumină directă, ci și mai multe raze de lumină reflectate. În mod similar, cu cât punctul de astigmatism este mai aproape de persoana care emite, cu atât iluminarea reflectată este primită de punctul de astigmatism, astfel încât iluminarea fiecărui punct de astigmatism este, de asemenea, diferită.
Pentru un design simplu, distribuția punctelor de astigmatism este dispusă pe direcția luminii emise de oameni, iar raza punctelor de astigmatism crește uniform pe direcția luminii emise de oameni. Conform introducerii, raza r a unui punct mare se determină în funcție de distanța dintre puncte. Cu cât distanța dintre puncte este mai mică, cu atât r este mai mic. Cu cât distanța dintre puncte este mai mare, cu atât rmax este mai mare. Raza r a punctului mic se calculează după cum urmează: într-o stare ideală, lumina de fundal necesită o luminozitate uniformă a suprafeței, adică scăderea fluxului luminos atunci când fiecare punct de împrăștiere este reflectat în față este egală, adică DCP=l /n, dacă n este direcția luminii umane Numărul de puncte de astigmatism, atunci n=W/C, unde W este lățimea plăcii de ghidare a luminii, C este distanța dintre punctele de astigmatism și raza minimă Rmin se calculează după formulele (2) și (3).
2. Proiectarea suprafeței incidente concave a plăcii de ghidare a luminii
Populația plăcii de ghidare a luminii este proiectată ca o suprafață concavă, ceea ce permite combinarea mai bună a fluxului de lumină. Pentru majoritatea luminilor LED, lumina emisă de la suprafață este divergentă. Lumina concavă intră în placa de ghidare a luminii cu indicele de refracție minim, iar apoi suprafața curbată de la marginea plăcii de ghidare a luminii reflectă lumina într-un fascicul îngust.
În acest fel, mai multă lumină este reflectată în totalitate înapoi către ghidul de lumină, în loc să fie refractă către interfața dintre plastic și aer. Reducand astfel pierderea luminii LED si imbunatatind luminozitatea luminii de fundal.
3. Proiectarea plăcii conice de ghidare a luminii
Afișajele LED mici (mai puțin de 50 mm X 100 mm) trebuie să utilizeze plăci plate de ghidare a luminii. Pentru afișajele cu LED de dimensiuni mari, se folosește o placă conică de ghidare a luminii. Marginea conică modifică unghiul luminii de reflexie totală a plăcii de lumină în placa de ghidare a luminii și reduce unghiul luminii reflectate pe suprafața inferioară. Pe de o parte, reduce unghiul de incidente al luminii reflectate pe suprafața plăcii de ghidare a luminii și face lumina refractată mai aproape de direcția normală. ; Pe de altă parte, face ca această parte a luminii care nu poate fi refractată de pe suprafața plăcii de ghidare a luminii să fie refractată pe suprafața plăcii de ghidare a luminii din cauza unghiului excesiv de mare al luminii reflectate, îmbunătățind astfel rata de utilizare a luminii. a LED-ului și luminozitatea luminii de fundal.
4. Alegeți structura de formă LED potrivită
Structura aspectului LED-ului determină caracteristicile de distribuție ale parametrilor optici ai LED-ului. Mai exact, afectează intensitatea luminoasă a LED-ului. În general, intensitatea luminoasă a LED-ului cu o suprafață convexă care emite lumină este mare, unghiul de jumătate de intensitate este mic, iar lumina este concentrată. Suprafața plată care emite lumină a LED-ului are o intensitate luminoasă scăzută, un unghi mare de jumătate de intensitate și o lumină mai împrăștiată.
Pentru iluminarea de fundal cu LED-uri de dimensiuni mici, LED-urile cu ecran plat trebuie selectate astfel încât lumina să intre uniform în placa de ghidare a luminii; pentru LED-urile de dimensiuni mari, LED-urile convexe trebuie selectate cu intensitate luminoasă ridicată, astfel încât să se asigure luminozitatea luminii de fundal. În același timp, trebuie luată în considerare dimensiunea LED-ului. Grosimea LED-ului ar trebui să fie mai mică decât grosimea plăcii de ghidare a luminii, astfel încât lumina emisă de LED să poată intra cât mai mult posibil în placa de ghidare a luminii.
5. Eliminați liniile luminoase din zona de incidente LED
Când LED-ul și placa de ghidare a luminii sunt asamblate pe lateral, va apărea o linie strălucitoare de-a lungul direcției LED-ului după ce lumina intră în placa de ghidare a luminii, ceea ce va afecta uniformitatea luminozității sursei de iluminare de fundal. Există două moduri de a elimina acest fenomen: una este să folosiți vopsea neagră sau să acoperiți un strat de hârtie de umbrire pentru a absorbi lumina.
Cealaltă este metoda de tranziție goală, adică nu sunt imprimate puncte albe pe suprafața inferioară și nu sunt injectate mici denivelări. Folosind principiul reflexiei totale, lumina este reflectată înapoi către placa de ghidare a luminii în zona de tranziție goală. Această zonă de tranziție goală trebuie determinată prin experimente.
6. Alegeți filmul de împrăștiere și hârtia reflectorizante potrivite
Filmul de împrăștiere îmbunătățește uniformitatea, dar reduce luminozitatea. Hârtia reflectorizantă poate îmbunătăți rata de utilizare a energiei luminii LED, poate reduce scurgerea de energie luminoasă și poate îmbunătăți luminozitatea. Prin urmare, reflectanța și transmitanța acestor două filme optice au cerințe ridicate. Trebuie selectate reflectanța și transmisia adecvate pentru a echilibra luminozitatea și uniformitatea și pentru a obține rezultate satisfăcătoare.
v.CONCLUZIE
Odată cu diversificarea cerințelor, utilizatorii au multe cerințe pentru dimensiunea, forma, culoarea luminoasă și uniformitatea luminozității luminii de fundal LED ghidate lateral, ceea ce impune cerințe mai mari pentru designul materialului. În designul propriu-zis, este necesar să combinați principiile optice, să faceți mai multe experimente și să acumulați experiență pentru a proiecta o iluminare de fundal cu o performanță excelentă a costurilor.
