Σχεδιασμός οπίσθιου φωτισμού LED με πλευρική καθοδήγηση

Καθώς η ανθρώπινη κοινωνία εισέρχεται στην εποχή της οικονομίας της γνώσης, η διάδοση των πληροφοριών και της γνώσης πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο και η τεχνολογία απεικόνισης του τερματικού εξοπλισμού για την ανταλλαγή πληροφοριών έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Ως μία από τις τεχνολογίες οθόνης, η οθόνη υγρών κρυστάλλων έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Επειδή η ίδια η οθόνη LCD έχει το μειονέκτημα ότι δεν εκπέμπει φως, οι περισσότερες εφαρμογές απαιτούν οπίσθιο φωτισμό υποστήριξης.

Οι πηγές οπίσθιου φωτισμού που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν λαμπτήρες πυρακτώσεως, λυχνίες φθορισμού ψυχρής καθόδου, φύλλα EL και φώτα LED. Κάθε τεχνολογία οπίσθιου φωτισμού έχει τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά της σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον εφαρμογής. Μεταξύ αυτών, τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας LED ευνοούνται από τους ανθρώπους.

Πλεονεκτήματα: μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλή απόδοση, χαμηλή συντήρηση και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. μικρό μέγεθος, καθιστώντας τη μονάδα οπίσθιου φωτισμού LCD πιο λεπτή, μειώνοντας το κόστος σύνδεσης μεταξύ της LCD και του κυκλώματος κίνησης. μονάδα χαμηλής τάσης, απευθείας μετάδοση κίνησης 5-12 VDC, εναλλαγή Γρήγορος χρόνος, επιτρέψτε τη φωτεινότητα διαμόρφωσης πλάτους παλμού, μπορεί να ελέγξει μεμονωμένα τη φωτεινότητα των κόκκινων, πράσινων και μπλε φώτων LED, αφαιρέστε τα κόκκινα, πράσινα και μπλε φίλτρα τριών χρωμάτων πίσω από το Πλήρης έγχρωμη οθόνη LCD.

1. Εισαγωγή

Ο οπίσθιος φωτισμός LED έχει αναπτυχθεί γρήγορα τα τελευταία χρόνια, από τη λειτουργία πρώιμης εκπομπής στο κάτω μέρος έως τη λειτουργία οδηγού πλευρικού φωτός. Σε σύγκριση με τους οπίσθιους φωτισμούς LED που εκπέμπουν στο κάτω μέρος, οι οπίσθιοι φωτισμοί LED με καθοδήγηση πλευρικού φωτός έχουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλότερου κόστους, της χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας και του λεπτότερου πάχους.

Ειδικά με την ανάπτυξη της τεχνολογίας LED, έχουν εμφανιστεί τεταρτοταγή υλικά AIinGaP και υλικά με βάση το GaN, τα οποία έχουν επιτύχει LED εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα και πλήρες χρώμα, έτσι ώστε ο πλευρικός οπίσθιος φωτισμός LED να μπορεί να επιτύχει την απαιτούμενη φωτεινή φωτεινότητα με μικρό αριθμό LED. Και χρώμα, και πέτυχε ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας LED έχει προωθήσει την ταχεία ανάπτυξη πλευρικών οπίσθιων φωτιστικών LED. Η αρχή και τα σημεία σχεδίασης αυτού του πρόσφατα αναπτυγμένου οπίσθιου φωτισμού LED με πλευρική καθοδήγηση παρουσιάζονται παρακάτω.

2. Δομή οπίσθιου φωτισμού LED καθοδηγούμενη από πλευρικό φως

Αποτελείται από μονάδα LED, πλάκα οδηγού φωτός, φιλμ διασποράς, ανακλαστικό χαρτί, ανακλαστική ταινία άκρων κ.λπ.

Στη μονάδα οπίσθιου φωτισμού, η πλάκα οδηγός φωτός είναι το βασικό οπτικό στοιχείο, είναι ένα διαφανές πλαστικό υλικό μεθακρυλικού πολυμεθυλεστέρα (PMMA), η κάτω επιφάνεια είναι επικαλυμμένη με λευκές αντανακλαστικές κουκκίδες ή διαμορφωμένη με έγχυση σε μικρά εξογκώματα και οι άκρες είναι επικαλυμμένες με λευκό Ανακλαστικό υλικό ή καλυμμένο με κατοπτρική ανακλαστική μεταλλική ταινία.

Το φιλμ διασποράς είναι ένα ημιδιαφανές υλικό υπολογιστή, το οποίο μπορεί να μειώσει τη φωτεινότητα και να βελτιώσει την ομοιομορφία. Το ανακλαστικό χαρτί είναι ένα λείο λευκό χαρτί που μπορεί να αντανακλά το φως και να μειώσει τη διαρροή φωτός.

Τρίτον, η βασική αρχή του πλευρικού οπίσθιου φωτισμού LED

Η βασική αρχή του πλευρικού οπίσθιου φωτισμού LED είναι η χρήση της αρχής της ολικής ανάκλασης του φωτός για την αποτελεσματική μετάδοση του φωτός και τη μετατροπή της πηγής φωτός γραμμής σε πηγή φωτός επιφάνειας. Αρχή της ολικής ανάκλασης φωτός: Όταν το φως διαθλάται από ένα μέσο υψηλού δείκτη διάθλασης σε ένα μέσο με χαμηλό δείκτη διάθλασης (όπως το πλαστικό στον αέρα), το διαθλασμένο φως εκπέμπεται σε πιο λοξή γωνία από την ανθρώπινη δέσμη φωτός. Όταν η γωνία φωτός του ανθρώπινου σώματος είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη γωνία, το φαινόμενο ότι το φως δεν μπορεί να διαθλαστεί στον αέρα του ανθρώπινου σώματος αλλά αντανακλάται όλο προς τα μέσα ονομάζεται ολική ανάκλαση ή εσωτερική ανάκλαση. Όταν η γωνία διάθλασης είναι ίση με 90°, η γωνία του φωτός του ανθρώπινου σώματος ονομάζεται κρίσιμη γωνία.

Σύμφωνα με το νόμο της διάθλασης του φωτός και τον τύπο n-1, Sinθ,=n2Sinθ2, μπορεί να προκύψει η κρίσιμη γωνία θc=Sin-1 (n2, sin90°/n2)=Sin-1 (n2/n1). Δεδομένου ότι n2=1 (αέρας), n1=1,491 (υλικό PMMA του πλαστικού της πλάκας οδηγού φωτός), θc=Sin -10,6707=41,8°, δηλαδή όταν το φως μέσα στην πλάκα οδηγού φωτός είναι μεγαλύτερο από 41,8°, συνολικά θα συμβεί αντανάκλαση, Και τότε το φως θα μεταδοθεί από τη μία πλευρά στην άλλη κατά μήκος της κατεύθυνσης της πλάκας οδηγού φωτός. Για την πλάκα οδηγού φωτός από PMMA, η διαπερατότητα φωτός είναι τόσο υψηλή όσο 92%, η ομίχλη είναι πολύ μικρή, η απορρόφηση φωτός είναι πολύ μικρή και το φως μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις κατά μήκος της σανίδας με πολύ μικρή εξασθένηση.

Ο σκοπός της πλάκας οδηγού φωτός είναι να διαθλάσει το φως από την επιφάνεια για να σχηματίσει μια φωτεινή και ομοιόμορφη επιφανειακή πηγή φωτός. Επομένως, η τεχνική αρχή της πλάκας οδηγού φωτός είναι να χρησιμοποιεί την αρχή της ολικής ανάκλασης του φωτός για τη μετάδοση του φωτός, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, η οποία καταστρέφει την κατάσταση της ολικής ανάκλασης του φωτός, παρεμποδίζει την οπτικά στοιχεία της συνολικής εσωτερικής ανάκλασης του φωτός, και αλλάζει την οπτική διαδρομή του φωτός. Το φως οδηγείται έξω από την επιφάνεια της πλάκας οδηγού φωτός για να σχηματίσει μια πηγή φωτός επιφάνειας ως πλάκα οπίσθιου φωτισμού.

Το συγκεκριμένο σχέδιο είναι η εκτύπωση λευκών κουκκίδων στην κάτω επιφάνεια της πλάκας οδηγού φωτός ή μέσω μικρών εξογκωμάτων με χύτευση με έγχυση, έτσι ώστε το φως να ανακλάται διάχυτα στο σημείο, μέρος του φωτός να προβάλλεται στην πλάκα οδηγού φωτός με γωνία μικρότερη από την κρίσιμη γωνία και διαθλάται, και μέρος του φωτός ανακλάται πλήρως και επιστρέφει Στην πλάκα οδηγού φωτός, αυτές οι ακτίνες αντανακλώνται πλήρως στο άνω άκρο της πλάκας οδηγού φωτός και μετά επιστρέφουν στο σημείο στην κάτω επιφάνεια.

Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία έως ότου διαθλαστεί λίγο φως από την επιφάνεια, μέρος απορροφηθεί από την πλάκα οδηγό φωτός και κάποιο μέρος χαθεί σε μια διεπαφή. Το φως που διαθλάται από την επιφάνεια είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι. Αυτό το μέρος του φωτός βοηθά την πλάκα οδηγό φωτός να γίνει οπίσθιος φωτισμός. Δηλαδή, η φωτεινότητα της πηγής οπίσθιου φωτισμού που μετράται από το όργανο.

Τέταρτον, τα βασικά σημεία του σχεδιασμού του πλευρικού οπίσθιου φωτισμού LED

Ο σχεδιασμός της δομής και η επιλογή υλικού του πλευρικού οπίσθιου φωτισμού LED επηρεάζουν άμεσα τη φωτεινότητα και την ομοιομορφία του οπίσθιου φωτισμού. Κατά το σχεδιασμό, δεν πρέπει μόνο να λάβουμε υπόψη τον παράγοντα κόστους, αλλά και να λάβουμε υπόψη τη φωτεινότητα και την ομοιομορφία του οπίσθιου φωτισμού για να ανταποκριθούμε στις απαιτήσεις των χρηστών. Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή στη μέθοδο σχεδιασμού του οπίσθιου φωτισμού.

1. Σχεδιασμός του μεγέθους και της κατανομής των σημείων αστιγματισμού

Οι περισσότερες από τις πλάκες οδηγού φωτός που χρησιμοποιούνται σήμερα κατασκευάζονται με χύτευση με έγχυση ανοιχτού καλουπιού και το μέγεθος και η κατανομή των σημείων αστιγματισμού σχεδιάζονται κυρίως από τον κατασκευαστή του καλουπιού και η δομή του καλουπιού καθορίζεται μετά από πολλά πειράματα και προσαρμογές. Ο σχεδιασμός και ο υπολογισμός του μεγέθους και της κατανομής των αστιγματικών φωτεινών κηλίδων είναι σχετικά περίπλοκοι και δεν έχει ακόμη διαμορφωθεί μια πλήρης και ώριμη θεωρία. Σύμφωνα με τον φωτομετρικό τύπο ως εξής:

E=dφ/ds=Icosθ/I² (1)

dφ=Isinθcosθπr²/I² (2)

I=D/(2cosθ) (3)

Μεταξύ αυτών: E——φωτισμός; φ—— φωτεινή ροή; S——περιοχή λήψης. I——ένταση εκπεμπόμενου φωτός. θ—— γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του εκπεμπόμενου φωτός και της κανονικής της επιφάνειας λήψης. I—— επιφάνεια λήψης και Η απόσταση μεταξύ των πηγών φωτός LED. Io-η κανονική ένταση του LED. r-η ακτίνα της περιοχής λήψης. D-το πάχος της πλάκας οδηγού φωτός.

Σύμφωνα με τον τύπο (1) - ο αντίστροφος τετραγωνικός νόμος του φωτισμού της απόστασης, όσο πιο κοντά στο τέλος του ατόμου, τόσο ισχυρότερη είναι η φωτεινότητα που λαμβάνει το σημείο αστιγματισμού. Το φως που λαμβάνεται από το σημείο αστιγματισμού δεν έχει μόνο ένα άμεσο φως, αλλά και πολλαπλές ανακλώμενες ακτίνες φωτός. Ομοίως, όσο πιο κοντά είναι το σημείο αστιγματισμού στο άκρο του ατόμου που εκπέμπει, τόσο πιο ισχυρή λαμβάνεται η ανακλώμενη φωτεινότητα από το σημείο αστιγματισμού, επομένως ο φωτισμός κάθε σημείου αστιγματισμού είναι επίσης διαφορετικός.

Για έναν απλό σχεδιασμό, η κατανομή των σημείων αστιγματισμού διατάσσεται κατά την κατεύθυνση του φωτός που εκπέμπεται από τους ανθρώπους και η ακτίνα των σημείων αστιγματισμού αυξάνεται ομοιόμορφα κατά την κατεύθυνση του φωτός που εκπέμπεται από τους ανθρώπους. Σύμφωνα με την εισαγωγή, η ακτίνα r ενός μεγάλου σημείου καθορίζεται σύμφωνα με την απόσταση μεταξύ των σημείων. Όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ των σημείων, τόσο μικρότερο είναι το r. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ των σημείων, τόσο μεγαλύτερη είναι η rmax. Η ακτίνα r του μικρού σημείου υπολογίζεται ως εξής: Σε ιδανική κατάσταση, ο οπίσθιος φωτισμός απαιτεί ομοιόμορφη φωτεινότητα επιφάνειας, δηλαδή η πτώση της φωτεινής ροής όταν κάθε σημείο σκέδασης ανακλάται προς τα εμπρός είναι ίση, δηλαδή DCP=l /n, αν n είναι η κατεύθυνση του ανθρώπινου φωτός Ο αριθμός των σημείων αστιγματισμού, τότε n=W/C, όπου W είναι το πλάτος της πλάκας οδηγού φωτός, C είναι η απόσταση μεταξύ των σημείων αστιγματισμού και η ελάχιστη ακτίνα Rmin υπολογίζεται σύμφωνα με τους τύπους (2) και (3).

2. Σχεδιασμός κοίλης προσπίπτουσας επιφάνειας ελαφριάς πλάκας οδηγού

Ο πληθυσμός της πλάκας οδηγού φωτός έχει σχεδιαστεί ως κοίλη επιφάνεια, η οποία επιτρέπει τον καλύτερο συνδυασμό της ροής φωτός. Για τα περισσότερα φώτα LED, το φως που εκπέμπεται από την επιφάνεια είναι αποκλίνον. Το κοίλο φως εισέρχεται στην πλάκα οδηγό φωτός με τον ελάχιστο δείκτη διάθλασης και, στη συνέχεια, η καμπύλη επιφάνεια στην άκρη της πλάκας οδηγού φωτός ανακλά το φως σε μια στενή δέσμη.

Με αυτόν τον τρόπο, περισσότερο φως ανακλάται πλήρως πίσω στον οδηγό φωτός αντί να διαθλάται στη διεπαφή μεταξύ πλαστικού και αέρα. Μειώνοντας έτσι την απώλεια φωτός LED και βελτιώνοντας τη φωτεινότητα του οπίσθιου φωτισμού.

3. Σχεδιασμός κωνικής πλάκας οδηγού φωτός

Οι μικρές οθόνες LED (λιγότερο από 50 mm X 100 mm) θα πρέπει να χρησιμοποιούν επίπεδες πλάκες οδηγού φωτός. Για οθόνες LED μεγάλου μεγέθους, χρησιμοποιείται μια κωνική πλάκα οδηγού φωτός. Το κωνικό άκρο αλλάζει τη γωνία του συνολικού φωτός ανάκλασης της πλάκας φωτός στην πλάκα οδηγού φωτός και μειώνει τη γωνία του ανακλώμενου φωτός στην κάτω επιφάνεια. Αφενός, μειώνει τη γωνία πρόσπτωσης του ανακλώμενου φωτός στην επιφάνεια της πλάκας οδηγού φωτός και κάνει το διαθλασμένο φως πιο κοντά στην κανονική κατεύθυνση. ; Από την άλλη πλευρά, κάνει αυτό το τμήμα του φωτός που δεν μπορεί να διαθλαστεί από την επιφάνεια της πλάκας οδηγού φωτός να διαθλάται στην επιφάνεια της πλάκας οδηγού φωτός λόγω της υπερβολικά μεγάλης γωνίας του ανακλώμενου φωτός, βελτιώνοντας έτσι τον ρυθμό χρήσης του φωτός του LED και της φωτεινότητας του οπίσθιου φωτισμού.

4. Επιλέξτε τη σωστή δομή σχήματος LED

Η δομή εμφάνισης του LED καθορίζει τα χαρακτηριστικά κατανομής των οπτικών παραμέτρων του LED. Συγκεκριμένα, επηρεάζει τη φωτεινή ένταση του LED. Σε γενικές γραμμές, η φωτεινή ένταση του LED με μια κυρτή επιφάνεια εκπομπής φωτός είναι υψηλή, η γωνία μισής έντασης είναι μικρή και το φως είναι συγκεντρωμένο. Η επίπεδη επιφάνεια εκπομπής φωτός του LED έχει χαμηλή φωτεινή ένταση, μεγάλη γωνία μισής έντασης και περισσότερο διάσπαρτο φως.

Για οπίσθιους φωτισμούς LED μικρού μεγέθους, τα LED με επίπεδη οθόνη πρέπει να επιλέγονται έτσι ώστε το φως να εισέρχεται ομοιόμορφα στην πλάκα οδηγού φωτός. για μεγάλου μεγέθους LED, τα κυρτά LED θα πρέπει να επιλέγονται με υψηλή φωτεινή ένταση, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η φωτεινότητα του οπίσθιου φωτισμού. Ταυτόχρονα, πρέπει να ληφθεί υπόψη το μέγεθος του LED. Το πάχος του LED θα πρέπει να είναι μικρότερο από το πάχος της πλάκας οδηγού φωτός, έτσι ώστε το φως που εκπέμπεται από το LED να μπορεί να εισέλθει στην πλάκα οδηγού φωτός όσο το δυνατόν περισσότερο.

5. Εξαλείψτε τις φωτεινές γραμμές στην περιοχή προσπίπτοντος LED

Όταν η λυχνία LED και η πλάκα οδηγός φωτός συναρμολογηθούν στο πλάι, θα εμφανιστεί μια φωτεινή γραμμή κατά την κατεύθυνση της λυχνίας LED μετά την είσοδο του φωτός στην πλάκα οδηγού φωτός, η οποία θα επηρεάσει την ομοιομορφία φωτεινότητας της πηγής οπίσθιου φωτισμού. Υπάρχουν δύο τρόποι για να εξαλείψετε αυτό το φαινόμενο: ο ένας είναι να χρησιμοποιήσετε μαύρη μπογιά ή να καλύψετε ένα στρώμα χαρτιού σκίασης για να απορροφήσει το φως.

Η άλλη είναι η μέθοδος της κενής μετάβασης, δηλαδή, δεν εκτυπώνονται λευκές κουκκίδες στην κάτω επιφάνεια και δεν εγχέονται μικρά εξογκώματα. Χρησιμοποιώντας την αρχή της ολικής ανάκλασης, το φως ανακλάται πίσω στην πλάκα οδηγού φωτός στην κενή περιοχή μετάβασης. Αυτή η κενή ζώνη μετάβασης πρέπει να προσδιοριστεί μέσω πειραμάτων.

6. Επιλέξτε το σωστό φιλμ διασποράς και ανακλαστικό χαρτί

Το φιλμ σκέδασης βελτιώνει την ομοιομορφία, αλλά μειώνει τη φωτεινότητα. Το ανακλαστικό χαρτί μπορεί να βελτιώσει τον ρυθμό χρήσης της ενέργειας φωτός LED, να μειώσει τη διαρροή φωτεινής ενέργειας και να βελτιώσει τη φωτεινότητα. Επομένως, η ανάκλαση και η μετάδοση αυτών των δύο οπτικών μεμβρανών έχουν υψηλές απαιτήσεις. Θα πρέπει να επιλεγεί η κατάλληλη ανάκλαση και διαπερατότητα για να εξισορροπηθεί η φωτεινότητα και η ομοιομορφία και να ληφθούν ικανοποιητικά αποτελέσματα.

V. Συμπέρασμα

Με τη διαφοροποίηση των απαιτήσεων, οι χρήστες έχουν πολλές απαιτήσεις για το μέγεθος, το σχήμα, το φωτεινό χρώμα και την ομοιομορφία φωτεινότητας του πλευρικού οπίσθιου φωτισμού LED, γεγονός που θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για σχεδιασμό υλικού. Στην πραγματική σχεδίαση, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν οι οπτικές αρχές, να γίνουν περισσότερα πειράματα και να συσσωρευτεί εμπειρία προκειμένου να σχεδιαστεί ένας οπίσθιος φωτισμός με εξαιρετική απόδοση κόστους.