Дизайнът на странично насочено LED подсветка
Dec 02, 2021
Тъй като човешкото общество навлиза в ерата на икономиката на знанието, разпространението на информация и знания се осъществява в реално време, а технологията за показване на терминално оборудване за обмен на информация се развива бързо. Като една от технологиите за дисплей, течнокристалният дисплей се развива бързо. Тъй като самият LCD има недостатъка да не излъчва светлина, повечето приложения изискват поддържаща подсветка.
Използваните източници на задно осветление включват крушки с нажежаема жичка, флуоресцентни тръби със студен катод, EL листове и LED светлини. Всяка технология за подсветка има своите отлични характеристики в конкретна среда на приложение. Сред тях предимствата на LED технологията са предпочитани от хората.
Предимства: дълъг живот, висока ефективност, ниска поддръжка и ниска консумация на енергия; малък размер, което прави модула за подсветка на LCD по-тънък, намалявайки цената на връзката между LCD дисплея и веригата на задвижването; задвижване с ниско напрежение, 5-12VDC директно задвижване, бързо превключване, позволява широчинна импулсна модулация на яркостта, може индивидуално да контролира яркостта на червените, зелените и сините LED светлини, премахва червените, зелените и сините трицветни филтри зад пълноцветен LCD дисплей.
1. Въведение
Светодиодната подсветка се разви бързо през последните години, от режима на ранно дънно излъчване до режима на страничните светлини. В сравнение с LED подсветките с долно излъчване, LED подсветките с насочване на странична светлина имат предимствата на по-ниска цена, по-ниска консумация на енергия и по-тънка дебелина.
Особено с развитието на LED технологията се появиха кватернерни материали AIInGaP и материали на базата на GaN, които реализираха ултра-висока яркост на LED и пълен цвят, така че странично насочената LED подсветка може да постигне необходимата светлинна яркост с малък брой светодиоди. И цвят, и постигнати задоволителни резултати. Развитието на LED технологията насърчи бързото развитие на странично насочени LED подсветки. Принципът и конструктивните точки на това новоразработено странично насочвано LED подсветка са представени по-долу.
2. Странична светлинно насочвана LED подсветка структура
Състои се от LED модул, светловодна плоча, разсейващ филм, отразяваща хартия, ръбова отразяваща лента и др.
В модула за задно осветяване светловодната плоча е ключовият оптичен елемент, той е прозрачен пластмасов полиметилметакрилат (PMMA), долната повърхност е покрита с бели отразяващи точки или шприцовани в малки неравности, а ръбовете са покрити с бяло Отразителен материал или покрит с огледална отразяваща метална лента.
Разсейващият филм е полупрозрачен компютърен материал, който може да намали яркостта и да подобри еднородността. Отразяващата хартия е гладка бяла хартия, която може да отразява светлината и да намали изтичането на светлина.
Трето, основният принцип на странично насочена LED подсветка
Основният принцип на страничната LED подсветка е да използва принципа на пълно отражение на светлината за ефективно предаване на светлината и преобразуване на линейния светлинен източник в повърхностен източник на светлина. Принцип на пълно отражение на светлината: Когато светлината се пречупва от среда с висок коефициент на пречупване към среда с нисък коефициент на пречупване (като пластмаса към въздух), пречупената светлина се излъчва под по-наклонен ъгъл от човешкия светлинен лъч. Когато светлинният ъгъл на човешкото тяло е по-голям от определен ъгъл, явлението, че светлината не може да се пречупи във въздуха на човешкото тяло, но цялата се отразява навътре, се нарича пълно отражение или вътрешно отражение. Когато ъгълът на пречупване е равен на 90°, ъгълът на светлината на човешкото тяло се нарича критичен ъгъл.
Съгласно закона за пречупването на светлината и формулата n-1, Sinθ,=n2Sinθ2, може да се изведе критичният ъгъл θc=Sin-1 (n2, sin90°/n2)=Sin-1 (n2/n1). Като се има предвид, че n2=1 (въздух), n1=1,491 (PMMA материал от пластмасата на светловодната плоча), θc=Sin -10,6707=41,8°, тоест когато светлината вътре в светловодната плоча е по-голяма от 41,8°, общо ще настъпи отражение и тогава светлината ще се предава от едната страна на другата по посока на светловодната плоча. За светловодната плоча, изработена от PMMA, пропускливостта на светлината е до 92%, мъглата е много малка, абсорбцията на светлина е много малка и светлината може да се предава на дълги разстояния по дъската с много малко затихване.
Целта на светловодната плоча е да пречупи светлината от повърхността, за да образува ярък и равномерен повърхностен източник на светлина. Следователно техническият принцип на светловодната плоча е да използва принципа на пълно отражение на светлината за предаване на светлина, от друга страна, той се използва в обратна посока, което разрушава състоянието на пълно отражение на светлината, пречи на оптични елементи на пълно вътрешно отражение на светлината и променя оптичния път на светлината. Светлината се извежда от повърхността на светловодната плоча, за да образува повърхностен източник на светлина като плоча за фоново осветление.
Специфичният дизайн е да се отпечатват бели точки върху долната повърхност на светловодната плоча или чрез шприцоване на малки неравности, така че светлината да се отразява дифузно в точката, част от светлината се проектира върху светловодната плоча под ъгъл, по-малък от критичния ъгъл и се пречупва, а част от светлината се отразява напълно и се връща към светловодната плоча, тези лъчи се отразяват напълно върху горния ръб на светловодната плоча и след това се връщат в точката на долната повърхност.
Повторете този процес, докато част от светлината се пречупи от повърхността, част се абсорбира от светловодната плоча, а друга се загуби в интерфейса. Светлината, пречупена от повърхността, е видима за човешкото око. Тази част от светлината помага на светловодната плоча да се превърне в подсветка. Тоест яркостта на източника на фоновото осветление, измерена от инструмента.
Четвърто, ключовите точки на дизайна на странично насочена LED подсветка
Дизайнът на структурата и изборът на материал на странично насочваната LED подсветка влияят директно върху яркостта и равномерността на подсветката. При проектирането трябва не само да вземем предвид фактора на разходите, но и да вземем предвид яркостта и равномерността на подсветката, за да отговорим на изискванията на потребителите. Ето кратко въведение в метода на проектиране на подсветката.
1. Проектиране на размера и разпределението на точките на астигматизъм
Повечето от светловодните плочи, които се използват в момента, са направени чрез леене под налягане с отворена форма, а размерът и разпределението на точките на астигматизъм са проектирани главно от производителя на матрицата, а структурата на матрицата се определя след много експерименти и корекции. Проектирането и изчисляването на размера и разпределението на астигматичните светлинни петна са сравнително сложни и все още не е формирана пълна и зряла теория. Според фотометричната формула, както следва:
E=dφ/ds=Icosθ/I² (1)
dφ=Isinθcosθπr²/I² (2)
I=D/(2cosθ) (3)
Сред тях: E——осветеност; φ——светлинен поток; S——приемна зона; I——интензитет на излъчваната светлина; θ——ъгъл между посоката на излъчваната светлина и нормалата на приемащата повърхност; I——приемаща повърхност и Разстоянието между LED източниците на светлина; Io - нормалната интензивност на светодиода; r-радиусът на зоната на приемане; D-дебелината на светловодната плоча.
Съгласно формулата (1) - обратният квадратен закон за осветеността на разстоянието, колкото по-близо до края на човека, толкова по-силна е осветеността, получена от точката на астигматизма. Светлината, получена от точката на астигматизъм, има не само една директна светлина, но и множество отразени светлинни лъчи. По същия начин, колкото по-близо е точката на астигматизъм до излъчващия край на човека, толкова по-силна е отразената осветеност, получена от точката на астигматизъм, така че осветеността на всяка точка на астигматизъм също е различна.
За прост дизайн разпределението на точките на астигматизъм е подредено по посока на излъчваната от хората светлина, а радиусът на точките на астигматизъм се увеличава равномерно по посока на излъчваната от хората светлина. Съгласно въведението радиусът r на голяма точка се определя според разстоянието между точките. Колкото по-малко е разстоянието между точките, толкова по-малко е r. Колкото по-голямо е разстоянието между точките, толкова по-голямо е rmax. Радиусът r на малката точка се изчислява по следния начин: В идеално състояние фоновото осветление изисква еднаква повърхностна яркост, тоест спадът на светлинния поток, когато всяка точка на разсейване се отразява отпред, е равен, тоест DCP=l /n, ако n е посоката на човешката светлина Броят на точките на астигматизъм, тогава n=W/C, където W е ширината на светловодната плоча, C е разстоянието между точките на астигматизъм и минималният радиус Rmin се изчислява по формули (2) и (3).
2. Проектиране на вдлъбната падаща повърхност на светловодната плоча
Населението на светловодната плоча е проектирано като вдлъбната повърхност, което позволява по-доброто комбиниране на светлинния поток. За повечето LED светлини светлината, излъчвана от повърхността, е дивергентна. Вдлъбнатата светлина влиза в светловодната плоча с минимален коефициент на пречупване и след това извитата повърхност на ръба на светловодната плоча отразява светлината в тесен лъч.
По този начин повече светлина се отразява напълно обратно към светловода, вместо да се пречупва към интерфейса между пластмаса и въздух. По този начин се намалява загубата на LED светлина и се подобрява яркостта на подсветката.
3. Дизайн на заострена светловодна плоча
Малките LED дисплеи (по-малко от 50 mm X 100 mm) трябва да използват плоски светловодни плочи. За LED дисплеи с голям размер се използва заострена светловодна плоча. Заостреният ръб променя ъгъла на общото отразяване на светлината на светлинната плоча в светловодната плоча и намалява ъгъла на отразената светлина върху долната повърхност. От една страна, той намалява ъгъла на падане на отразената светлина върху повърхността на светловодната плоча и прави пречупената светлина по-близо до нормалната посока. ; От друга страна, той кара тази част от светлината, която не може да бъде пречупена от повърхността на светловодната плоча, да се пречупва върху повърхността на светловодната плоча поради прекалено големия ъгъл на отразена светлина, като по този начин се подобрява степента на използване на светлината на светодиода и яркостта на подсветката.
4. Изберете правилната структура на LED формата
Структурата на външния вид на светодиода определя характеристиките на разпределение на оптичните параметри на светодиода. По-конкретно, това влияе върху интензитета на светлината на светодиода. Най-общо казано, интензитетът на светлината на светодиода с изпъкнала светлоизлъчваща повърхност е висок, ъгълът на половин интензитет е малък и светлината е концентрирана. Плоската излъчваща светлина повърхност на светодиода има нисък интензитет на светлината, голям ъгъл на половин интензитет и повече разсеяна светлина.
За LED подсветки с малък размер, плоските светодиоди трябва да бъдат избрани така, че светлината да влиза равномерно в светловодната плоча; за големи светодиоди, изпъкналите светодиоди трябва да бъдат избрани с висок интензитет на светлината, така че да се осигури яркостта на подсветката. В същото време трябва да се вземе предвид размерът на светодиода. Дебелината на светодиода трябва да бъде по-малка от дебелината на светловодната плоча, така че светлината, излъчвана от светодиода, да може да навлезе в светловодната плоча колкото е възможно повече.
5. Премахнете ярките линии в зоната на инцидента с LED
Когато светодиодът и светловодната плоча са сглобени отстрани, ще се появи ярка линия по посока на светодиода, след като светлината влезе в светловодната плоча, което ще повлияе на равномерността на яркостта на източника на фоновото осветление. Има два начина за премахване на това явление: единият е да използвате черна боя или да покриете слой хартия за засенчване, за да абсорбира светлината.
Другият е методът на празен преход, тоест не се отпечатват бели точки върху долната повърхност и не се инжектират малки неравности. Използвайки принципа на пълно отражение, светлината се отразява обратно към светловодната плоча в празната преходна зона. Тази празна преходна зона трябва да бъде определена чрез експерименти.
6. Изберете правилния разсейващ филм и отразяваща хартия
Разсейващият филм подобрява еднородността, но намалява яркостта. Отразяващата хартия може да подобри степента на използване на LED светлинната енергия, да намали изтичането на светлинна енергия и да подобри яркостта. Поради това коефициентът на отразяване и пропускливостта на тези два оптични филма имат високи изисквания. Трябва да бъдат избрани подходящи коефициенти на отразяване и пропускане, за да се балансират яркостта и еднородността и да се получат задоволителни резултати.
V. Заключение
С диверсификацията на изискванията потребителите имат много изисквания за размера, формата, цвета на светлината и равномерността на яркостта на странично насочената LED подсветка, което поставя по-високи изисквания за дизайна на материала. В действителния дизайн е необходимо да се комбинират оптични принципи, да се правят повече експерименти и да се натрупва опит, за да се проектира подсветка с отлична разходна ефективност.
