一種新型側(cè)光式白光LED背光源的設(shè)計(jì)

液晶顯示器由液晶盒和背光組件構(gòu)成，背光源為液晶面板提供足夠亮度和高均勻性的照明，保證液晶顯示器的顯示質(zhì)量。在大尺寸液晶產(chǎn)品中，常選用發(fā)展較成熟、表面亮度高的CCFL(冷陰極熒光燈管)背光源[1][2]，近年來，CCFL 因功耗高，壽命短，色域范圍窄(僅為NTSC 的75%左右)等缺點(diǎn)逐漸被人們所摒棄。LED(發(fā)光二極管)背光源由于具有節(jié)能環(huán)保、色域范圍廣、色彩表現(xiàn)能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展并占領(lǐng)市場(chǎng)，隨著LED 光效的不斷提升及其成本價(jià)格的降低，LED 背光源必將取代CCFL 背光源，成為市場(chǎng)的主流背光源[3][4]。本文在分析了LED 背光源的發(fā)展前景的基礎(chǔ)上，提出一種新型的側(cè)光式LED 背光源，可替代CCFL 背光源應(yīng)用在大尺寸LCD 產(chǎn)品中，降低成本，提高顯示質(zhì)量。

1　現(xiàn)有LED 背光源種類分析

LED 背光源的主要作用是將LED 點(diǎn)光源發(fā)出的光線轉(zhuǎn)化為發(fā)光均勻的面光源。根據(jù)光源在背光源系統(tǒng)中的分布位置的不同，分為側(cè)光式和直下式兩種[5]。

1.1　直下式LED 背光源

直下式LED 背光源的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括LED 光源陣列(排布如圖2 所示)、反射層、散射板、棱鏡膜等。該種LED 背光源的設(shè)計(jì)思想是將LED光源陣列及PCB 板置于背光模組的底部，LED 光源發(fā)出的光線通過底面和側(cè)面反射后，再通過表面的散射板、增亮膜后均勻射出。直下式LED 背光源需要多顆LED 光源，因此其功耗高，散熱問題嚴(yán)重，一般需要設(shè)計(jì)特殊的散熱裝置，因此，多數(shù)大尺寸液晶產(chǎn)品生產(chǎn)廠商放棄此種背光源的使用，轉(zhuǎn)而投入研發(fā)側(cè)光式LED 背光源。

從模擬結(jié)果可以看出所設(shè)計(jì)的導(dǎo)光管亮度均勻性高于98%，符合背光源系統(tǒng)對(duì)光源的均勻性要求，其光能利用率約為70%，替代線光源CCFL 后，可實(shí)現(xiàn)高均勻性的照明。

此式表明了一個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)，網(wǎng)點(diǎn)面積與平面面積的比值代表了在該網(wǎng)格中光線折射與反射的光通量關(guān)系。設(shè)網(wǎng)格長(zhǎng)度d=1mm，即可計(jì)算得出導(dǎo)光管出光均勻時(shí)網(wǎng)點(diǎn)半徑r=0.21745mm。

2.3　新型側(cè)光式LED 背光源中導(dǎo)光管的設(shè)計(jì)實(shí)例

針對(duì)上述分析我們給出一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，其中微細(xì)導(dǎo)光管為直徑5mm 的圓柱體，不加光源和反射罩時(shí)長(zhǎng)度為150mm，出光面為2mm(寬)×150mm(長(zhǎng))的長(zhǎng)方形，導(dǎo)光管兩端為光入射端面，光源在導(dǎo)光管兩側(cè)對(duì)稱放置，導(dǎo)光管其余面為反射面，鍍有反射膜。為了使盡量多的光線在導(dǎo)光管的出光面射出，在光源端加反射罩?？紤]到導(dǎo)光管材料的吸收、漏光及透光率等因素，對(duì)所設(shè)計(jì)的導(dǎo)光管進(jìn)行建模并賦予各種屬性，在光學(xué)軟件TracePro 中進(jìn)行大量的模擬分析得到其出光面的照度及照度曲線圖如下：

3　總結(jié)

本文在分析現(xiàn)有LED 背光源的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的側(cè)光式LED 背光源，該新型背光源采用少數(shù)幾個(gè)LED 實(shí)現(xiàn)高均勻性的照明，結(jié)構(gòu)緊湊，散熱好，是一種性能優(yōu)越的新型側(cè)光式LED背光源，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和良好的發(fā)展前景。