Zasnova stransko vodene LED osvetlitve ozadja

Ko človeška družba vstopa v obdobje ekonomije znanja, se širjenje informacij in znanja izvaja v realnem času, tehnologija prikazovanja terminalske opreme za izmenjavo informacij pa se je hitro razvijala. Kot ena od zaslonskih tehnologij se je zaslon s tekočimi kristali hitro razvijal. Ker ima LCD sam pomanjkljivost, da ne oddaja svetlobe, večina aplikacij zahteva podporno osvetlitev ozadja.

Uporabljeni viri osvetlitve ozadja vključujejo žarnice z žarilno nitko, fluorescenčne cevi s hladno katodo, EL plošče in LED luči. Vsaka tehnologija osvetlitve ozadja ima svoje odlične lastnosti v določenem okolju uporabe. Med njimi so ljudje naklonjeni prednostim LED tehnologije.

Prednosti: dolga življenjska doba, visoka učinkovitost, nizko vzdrževanje in nizka poraba energije; majhna velikost, zaradi česar je modul osvetlitve ozadja LCD tanjši, kar zmanjša stroške povezave med LCD in pogonskim vezjem; nizkonapetostni pogon, 5-12VDC direktni pogon, hiter preklop, omogoča pulzno širino modulacije svetlosti, lahko individualno impulzno nadzoruje svetlost rdeče, zelene in modre LED luči, odstrani rdeče, zelene in modre tribarvne filtre za polnobarvni LCD zaslon.

1. Uvod

LED osvetlitev ozadja se je v zadnjih letih hitro razvila, od zgodnjega načina oddajanja na dnu do načina vodenja stranske svetlobe. V primerjavi z LED osvetlitvijo ozadja, ki oddaja od spodaj, imajo LED-osvetlitve, ki jih vodi stranska svetloba, prednosti nižje cene, manjše porabe energije in tanjše debeline.

Zlasti z razvojem tehnologije LED so se pojavili kvartarni materiali AIInGaP in materiali na osnovi GaN, ki so dosegli ultra visoko svetlost in polno barvo LED, tako da lahko stransko vodena LED osvetlitev ozadja doseže zahtevano svetlobno svetlost z majhnim številom LED diode. In barva, in dosegli zadovoljive rezultate. Razvoj LED tehnologije je spodbudil hiter razvoj stransko vodenih LED osvetlitev ozadja. Načelo in oblikovalske točke te na novo razvite stransko vodene LED osvetlitve ozadja so predstavljene spodaj.

2. Stranska svetlobno vodena struktura LED osvetlitve ozadja

Sestavljen je iz LED modula, svetlobne vodilne plošče, razpršilnega filma, odsevnega papirja, robnega odsevnega traku itd.

V modulu za osvetlitev ozadja je svetlovodna plošča ključni optični element, je prozoren plastični polimetil metakrilatni (PMMA) material, spodnja površina je prevlečena z belimi odsevnimi pikami ali brizgana v majhne izbokline, robovi pa so prevlečeni z belo Odsevni material ali prekrita z zrcalnim odsevnim kovinskim trakom.

Razpršilni film je polprozoren PC material, ki lahko zmanjša svetlost in izboljša enakomernost. Odsevni papir je gladek bel papir, ki lahko odbija svetlobo in zmanjša uhajanje svetlobe.

Tretjič, osnovno načelo stransko vodene LED osvetlitve ozadja

Osnovno načelo stransko vodene LED osvetlitve ozadja je uporaba principa popolnega odboja svetlobe za učinkovit prenos svetlobe in pretvorbo linijskega svetlobnega vira v površinski vir svetlobe. Načelo popolnega odboja svetlobe: Ko se svetloba lomi iz medija z visokim lomnim indeksom v medij z nizkim lomnim indeksom (kot je plastika v zrak), se lomljena svetloba oddaja pod bolj poševnim kotom kot človeški svetlobni žarek. Ko je svetlobni kot človeškega telesa večji od določenega kota, se pojav, da se svetloba ne more lomiti v zrak človeškega telesa, ampak se vsa navznoter odbija, imenuje popoln odboj ali notranji odboj. Ko je lomni kot enak 90°, se kot svetlobe človeškega telesa imenuje kritični kot.

Po zakonu loma svetlobe in formuli n-1, Sinθ,=n2Sinθ2, lahko izpeljemo kritični kot θc=Sin-1 (n2, sin90°/n2)=Sin-1 (n2/n1). Glede na to, da je n2=1 (zrak), n1=1,491 (PMMA material plastike svetlovodne plošče), θc=Sin -10,6707=41,8°, to je, ko je svetloba znotraj svetlobne plošče večja od 41,8°, skupaj se bo pojavil odboj, nato pa se bo svetloba prenašala z ene strani na drugo vzdolž smeri svetlobne vodilne plošče. Za svetlobno vodilno ploščo iz PMMA je prepustnost svetlobe kar 92%, meglica je zelo majhna, absorpcija svetlobe je zelo majhna, svetloba pa se lahko prenaša na velike razdalje vzdolž plošče z zelo majhnim dušenjem.

Namen svetlobne vodilne plošče je lomiti svetlobo s površine, da tvori svetel in enakomeren površinski svetlobni vir. Zato je tehnično načelo svetlobne vodilne plošče uporaba principa popolnega odboja svetlobe za prenos svetlobe, po drugi strani pa se uporablja v nasprotni smeri, kar uniči pogoj popolnega odboja svetlobe, moti optični elementi popolnega notranjega odboja svetlobe in spreminja optično pot svetlobe. Svetloba se odvaja s površine svetlobne vodilne plošče, da tvori površinski vir svetlobe kot ploščo za osvetlitev ozadja.

Posebna zasnova je tiskanje belih pik na spodnji površini plošče za vodenje svetlobe ali z brizganjem majhnih izboklin, tako da se svetloba razpršeno odbija na točki, del svetlobe se projicira na svetlovodno ploščo pod kotom manj od kritičnega kota in se lomi, del svetlobe pa se v celoti odbije in vrne V svetlobno vodilno ploščo, se ti žarki v celoti odbijejo od zgornjega roba svetlobne vodilne plošče in se nato vrnejo v točko na spodnji površini.

Ta postopek ponavljajte, dokler se nekaj svetlobe ne lomi od površine, nekaj jih absorbira svetlobna vodilna plošča, nekaj pa se izgubi na vmesniku. Svetloba, ki se lomi od površine, je vidna človeškemu očesu. Ta del svetlobe pomaga, da svetlobna vodilna plošča postane osvetlitev ozadja. To je svetlost vira osvetlitve ozadja, ki jo meri instrument.

Četrtič, ključne točke zasnove stransko vodene LED osvetlitve ozadja

Zasnova strukture in izbor materiala stransko vodene LED osvetlitve neposredno vplivata na svetlost in enakomernost osvetlitve ozadja. Pri načrtovanju ne smemo upoštevati le stroškovnega faktorja, temveč upoštevati tudi svetlost in enakomernost osvetlitve ozadja, ki ustreza zahtevam uporabnikov. Tukaj je kratek uvod v metodo oblikovanja osvetlitve ozadja.

1. Oblikovanje velikosti in porazdelitve točk astigmatizma

Večina svetlobnih vodilnih plošč, ki se trenutno uporabljajo, je izdelana z brizganjem z odprtim kalupom, velikost in porazdelitev točk astigmatizma pa je v glavnem zasnoval proizvajalec kalupa, struktura kalupa pa je določena po številnih poskusih in prilagoditvah. Zasnova in izračun velikosti in porazdelitve astigmatičnih svetlobnih peg sta relativno zapletena, popolna in zrela teorija pa še ni oblikovana. Po fotometrični formuli, kot sledi:

E=dφ/ds=Icosθ/I² (1)

dφ=Isinθcosθπr²/I² (2)

I=D/(2cosθ) (3)

Med njimi: E——osvetljenost; φ——svetlobni tok; S——prejemno območje; I——intenzivnost oddane svetlobe; θ——kot med smerjo oddane svetlobe in normalo sprejemne površine; I——sprejemna površina in Razdalja med svetlobnimi viri LED; Io - normalna jakost LED; r - polmer sprejemnega območja; D-debelina svetlobne vodilne plošče.

V skladu s formulo (1) - inverzni kvadratni zakon osvetlitve razdalje, bližje koncu osebe, močnejša je osvetljenost, ki jo prejme točka astigmatizma. Svetloba, ki jo prejme točka astigmatizma, nima samo ene neposredne svetlobe, temveč tudi več odbitih svetlobnih žarkov. Podobno, bližje kot je točka astigmatizma oddajniku, močnejšo odbito osvetlitev prejme točka astigmatizma, zato je tudi osvetlitev vsake točke astigmatizma različna.

Za preprosto zasnovo je porazdelitev točk astigmatizma razporejena vzdolž smeri svetlobe, ki jo oddajajo ljudje, polmer točk astigmatizma pa se enakomerno povečuje vzdolž smeri svetlobe, ki jo oddajajo ljudje. Po uvodu je polmer r velike točke določen glede na razdaljo med točkami. Manjša kot je razdalja med točkami, manjši je r. Večja kot je razdalja med točkama, večji je rmax. Polmer r majhne točke se izračuna na naslednji način: V idealnem stanju osvetlitev ozadja zahteva enakomerno površinsko svetlost, to pomeni, da je padec svetlobnega toka, ko se vsaka točka sipanja odbije od sprednje strani, enak, to je DCP=l /n, če je n smer človeške svetlobe Število točk astigmatizma, potem je n=W/C, kjer je W širina svetlobne vodilne plošče, C je razdalja med točkama astigmatizma in najmanjši polmer Rmin se izračuna po formulah (2) in (3).

2. Oblikovanje konkavne vpadne površine svetlovodne plošče

Populacija svetlovodne plošče je zasnovana kot konkavna površina, ki omogoča boljšo kombinacijo svetlobnega toka. Pri večini LED luči je svetloba, ki se oddaja s površine, divergentna. Konkavna svetloba vstopi v svetlovodno ploščo z minimalnim lomnim količnikom, nato pa ukrivljena površina na robu svetlovodne plošče odbije svetlobo v ozek žarek.

Na ta način se več svetlobe v celoti odbije nazaj v svetlobni vodnik, namesto da se lomi na vmesnik med plastiko in zrakom. S tem zmanjšate izgubo LED svetlobe in izboljšate svetlost osvetlitve ozadja.

3. Oblikovanje stožčaste svetlobne vodilne plošče

Majhni LED zasloni (manj kot 50 mm X 100 mm) naj uporabljajo ploščate svetlobne vodilne plošče. Za velike LED zaslone se uporablja stožčasta svetlobna vodilna plošča. Konični rob spremeni kot celotne odbojne svetlobe svetlobne plošče v svetlobni vodilni plošči in zmanjša kot odbojne svetlobe na spodnji površini. Po eni strani zmanjša vpadni kot odbite svetlobe na površini svetlobne vodilne plošče in približa lomljeno svetlobo normalni smeri. ; Po drugi strani pa poskrbi, da se ta del svetlobe, ki se ne more lomiti od površine svetlovodne plošče, zaradi prevelikega kota odbite svetlobe lomi na površini svetlobne plošče, s čimer se izboljša stopnja izkoriščenosti svetlobe. LED in svetlost osvetlitve ozadja.

4. Izberite pravo strukturo oblike LED

Struktura videza LED določa značilnosti porazdelitve optičnih parametrov LED. Natančneje, vpliva na svetlobno jakost LED. Na splošno je svetilna jakost LED s konveksno svetlobno površino visoka, kot polovične jakosti je majhen in svetloba je koncentrirana. Ravna površina, ki oddaja svetlobo, ima nizko svetlobno jakost, velik kot polovične intenzivnosti in več razpršene svetlobe.

Za LED osvetlitev ozadja majhne velikosti je treba izbrati ravne LED diode, tako da svetloba enakomerno vstopi v svetlobno vodilno ploščo; za velike LED diode je treba izbrati konveksne LED diode z visoko svetlobno jakostjo, da se zagotovi svetlost osvetlitve ozadja. Hkrati je treba upoštevati velikost LED. Debelina LED diode mora biti manjša od debeline svetlobne vodilne plošče, tako da lahko svetloba, ki jo oddaja LED, čim bolj vstopi v svetlobno vodilno ploščo.

5. Odstranite svetle črte na območju vpadnega LED dioda

Ko sta LED in svetlobna vodilna plošča sestavljena ob strani, se bo pojavila svetla črta vzdolž smeri LED, potem ko svetloba vstopi v svetlobno vodilno ploščo, kar bo vplivalo na enakomernost svetlosti vira osvetlitve ozadja. Ta pojav lahko odpravite na dva načina: eden je, da uporabite črno barvo ali prekrijete plast senčilnega papirja, da absorbira svetlobo.

Druga je metoda praznega prehoda, to pomeni, da na spodnji površini niso natisnjene bele pike in se ne vbrizgajo majhne izbokline. Po principu popolnega odboja se svetloba odbije nazaj na svetlobno vodilno ploščo v praznem prehodnem območju. To prazno prehodno območje je treba določiti s poskusi.

6. Izberite pravi razpršilni film in odsevni papir

Razpršilni film izboljša enakomernost, vendar zmanjša svetlost. Odsevni papir lahko izboljša stopnjo izrabe svetlobne energije LED, zmanjša uhajanje svetlobne energije in izboljša svetlost. Zato imata odbojnost in prepustnost teh dveh optičnih filmov visoke zahteve. Izbrati je treba ustrezno odbojnost in prepustnost, da uravnotežita svetlost in enakomernost ter dosežemo zadovoljive rezultate.

V. Zaključek

Z raznovrstnostjo zahtev imajo uporabniki številne zahteve glede velikosti, oblike, svetleče barve in enakomernosti svetlosti stransko vodene LED osvetlitve, kar postavlja višje zahteve za materialno zasnovo. Pri dejanskem oblikovanju je treba združiti optične principe, narediti več eksperimentov in nabirati izkušnje, da bi oblikovali osvetlitev ozadja z odlično stroškovno učinkovitostjo.