蓝光激光二极管平板显示背光模组设计

研制了一款基于蓝光激光二极管的平板显示背光模组,该模组主要包括导光模块以及导光板两部分。研究过程中采用导光模块与导光板分开设计优化的方案,设计了传播过程中横向各部分规则分布、纵向各部分一致分布的一款导光模块以及出光分布均匀的导光板网点,并采用激光打点方式制作出导光板样品。理论模拟得到整个模组的照度均匀度可以达到89.02%,边角平均值可以达到102.74%。实验测量得到照度均匀度可达到79.61%,边角平均值可达到100.10%。该背光模组结构简单,可以为液晶显示提供背光照明。     

侧入式无导光板LED平板灯设计

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高、设计流程繁琐等缺点设计了一种无导光板的LED平板灯。利用复合抛物面反光杯(CPC)将LED阵列发出的光束汇聚并投射在出光面板上,并通过掠射和叠加的方法实现了出光面板的照度均匀性。进一步采用Taguchi实验方法进行设计,并借助Tracepro软件仿真分析,将影响该灯具最大照度和照度均匀度的因子进行研究与分析,同时运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,进而优化灯具的各项结构参数,设计出一款均匀度95.87%、最大照度39 870 lx无导光板LED平板灯。结果表明:该平板灯的效果达到甚至超过目前市面上的LED平板灯,并且其无导光板的设计可以在很大程度上降低LED平板灯的生产成本;此外,将Taguchi方法引入平板灯的设计简化了设计流程。     

基于Trace-Pro软件的LCD导光板网点分布仿真与研究

针对目前背光模组的均匀度差和亮度低的问题,利用Trace-Pro光学仿真软件对印刷式导光板的网点分布进行模拟分析,着重提高光输出的均匀度。采取分块优化来简化设计,通过与网点面积密度比的关联,利用网点密度比、网点半径和间距三者的关系,进行相互转化,拟合出间距的整体性最佳化曲线,从而避免了重复建模和光线追迹。通过这种网点设计方法获得了高照度下均匀度大于90%的导光板的网点分布。将优化结果与实际导光板尺寸比较对比可知,间距平均值偏差1.6μm以下,半径平均值偏差±2.7μm以下。实验结果与计算分析结果吻合得较好,对实际生产有一定的指导意义。     

LCD体散射导光板的制备及其光学性能

采用体散射导光板模拟设计软件设计了LCD体散射导光板的有关参数,根据设计要求制备了体散射材料及导光板样品,对导光板样品的视角和光学均匀度进行了测试分析.研究表明,所制备的体散射导光板样品的出射光主要分布在偏离出光面法线一定角度的方向上,具有良好的光学均匀度.样品的实际测试结果和软件模拟的结果相近.     

高效抑制斜入射光线Fresnel反射的均匀扩散板设计

针对无导光板LED平板灯具设计中常规扩 散板对斜入射光线透过率低的问题,基于几何光 学和Fresnel公式,设计了一种具有高效抑制斜入射光线Fresnel反射的表面微结构扩散板, 并推导了获得 高光传输效率的三棱柱微结构参数计算公式。采用Solidworks软件进行建模,并结合TraceP ro软件对所设计 的扩散板进行光线追迹仿真,分析了扩散板微结构参数对光传输效率和照明面照度均匀度的 影响。结果表 明,入射表面微结构不等腰三棱柱的尺寸和形状、出射表面半凹球面微透镜直径对斜入射光 线传输效率都 有较大影响;参数优化后的扩散板,在距离出光面 1mm处的照明面上的光传输效率为0.92,照度均匀度为 96.8%,并且不同距离照明面上的照度均匀度均能达到80%以上 。根据理论分析得出的优化参数制作扩散板,得到传输效率为0.91。     

侧入式无导光板LED平板灯的设计与实现

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高等缺点,设计了一种无LGP窗式结构的新型LED平板灯,介绍了设计结构模型和光学模型。采用柱面透镜将侧面入射的LED发散光束会聚在出光面板上,并通过掠射和叠加方法实现出光面板的照度均匀性。分析了LED阵列之间的距离、LED灯珠的投射角以及LED阵列中LED的间距对辐射照度分布均匀性的影响,利用九宫格取值法和TracePro软件对所设计的LED平板灯进行参数优化。模拟和实验结果表明,当LED平板灯单窗格面积为240mm×300mm、厚为15mm以及平凸柱面透镜的曲率半径为4mm时,优化后的LED灯珠投射角为4°左右,LED平板灯出光面板上的照度均匀度可达85%以上,理论仿真结果与实验结果相一致。     

一种导光板网点分布懿计算方法与仿真

导光板网点的分布决定着背光源出光的亮度均匀度。文章通过对导光板中光的传输过程的分析,同时根据LED照度分布,推导出一种网点分布的计算方法,并对仿真结果进行了分析。     

导光板中一种V-Cut槽结构的设计方法

提出了一种V-Cut槽结构的液晶导光板表面微结构设计方法,确定了V-Cut槽自身参数影响导光板性能的规律,通过大量的实验工作对不同的微结构设计方式进行了对比,确定了V-Cut槽的最佳排布方式即多项式排布方式.总结了多项式中各个参数所代表的含义,确定了V-Cut槽结构按照多项式方式进行设计的规律.经检验,此方法能够设计出光能利用率高、均匀性在80%以上的高性能导光板.     

一种具有波形槽微结构的导光板设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀性。针对目前导光板的均匀性差和亮度低的问题,通过光学工程软件LightTools对导光板进行了设计,提出了一种新型的具有波形槽微结构的侧光平板式导光板的设计方法,并对微结构的分布方式和其参数进行了设计。结果表明,当矩形分布下的微结构按照规律在导光板上形成波形槽后,能够得到均匀性在80%以上的高性能导光板。相对微结构呈点阵式矩形分布下的导光板的均匀性只有60%～70%而言,这种高性能导光板的均匀性有了很大的提高,且该导光板尺寸在40～60mm范围内变动时,导光板的均匀性均能达到80%以上。     

传输-散射理论设计LED照明导光板的研究

基于传输-散射理论设计了用于LED照明的导光板网点结构。导光板网点具有直径40 μm,高度10 μm的微凹透镜结构,依据传输-散射理论对导光板分区并获得各分区域中的微透镜排布参数。为了验证所提出的网点排布能够实现导出光的高均匀性,建立了尺寸为70.0 mm×41.5 mm的微透镜结构的LED导光板模型,并利用光线追迹的获得了90%的均匀度。本文所提出的方法可用于高均匀度LED照明的导光板设计。     

星载紫外全景成像仪光学系统设计

采用全景环形透镜和中继透镜组组合的结构型式设计了一个中心波长360 nm,带宽10 nm,视场360（70.9～73.3）,焦距5 mm,相对孔径1:3.3的紫外全景成像仪光学系统。针对该光学系统视场大的特点,重点研究了提高其像面照度均匀性的方法。利用CODE V和ZEMAX光学设计软件进行了优化设计和设计结果分析,结果表明:点列图弥散斑半径的RMS值小于1/2像元,弥散斑80%的能量集中在一个像元内,光学传递函数0.72@38.5 lp/mm,f-畸变控制在0.4%以内,像面照度均匀性达到91%,设计结果满足指标要求,并且体积小,特别适合在空间大气探测等领域应用,也证明了提出的紫外全景成像仪光学设计方法是可行的,可在其他波段推广应用,对全景成像仪的设计具有指导意义。     

导光板网点设计与优化

在实际生产中,为了减少任意数目LED作为光源的背光模组中导光板网点设计的改版次数,削减开发时间成本,提出一种新的关于任意数量LED作光源、矩形侧入式导光板网点分布设计的理论方法。在此方法的基础上,应用TracePro软件建立导光板仿真模型,输入理论计算公式,并利用光线追踪功能,得出初步的仿真照度图,并最终利用TracePro平台中的Texture Optimizer优化模块,对初步理论计算设计所得网点分布进一步优化。在3颗LED作为光源的模型中,优化后均匀度达到87%,符合国家标准。     

一种带有曲面底板的直下式LED平板灯设计

针对直下式LED平板灯均匀度低且厚度大的缺点,提出了一种带有曲面底板的直下式LED平板灯,采用Taguchi方法设计,并通过TracePro软件进行仿真模拟,对影响直下式LED平板灯照度均匀度和平均照度的参数因子进行分析,并运用ANOVA理论分析出各因子对品质的影响程度,优化各项结构参数,以设计出符合要求的产品,并通过实验对模拟结果进行验证。结果表明:LED芯片排布方式对照度均匀度和平均照度的影响程度都最大,分别有47.4%和50.2%的贡献度。当芯片选择正六边形排布,倾斜角度为30,平板灯无微结构,混光距离为25 mm,得到最优化照明效果。扩散板照度均匀度达到88.3%,与实验结果基本一致,厚度相对于目前直下式平板灯减少37.5%以上。模拟得到的会议室照明效果满足国家建筑照明设计标准,所得结果为设计直下式平板灯提供理论依据。     

非球面内表面调制的自由曲面配光透镜设计方法

传统自由曲面LED配光透镜由于在自由曲面求解时存在误差,往往导致最终配光效果不理想。为了进一步提高配光效果,提出基于非球面内表面调制的自由曲面配光透镜设计方法,采用非球面内表面对自由曲面的求解误差进行补偿,有效地减小了自由曲面的误差对配光效果的影响。通过对自由曲面求解误差进行定量计算,建立用于补偿误差的非球面内表面设计方法,形成了基于非球面内表面调制的自由曲面配光透镜的完整的设计思路。将这一方法应用于矩形照明区域的LED路灯透镜设计之中,相对于传统自由曲面配光透镜,照度均匀度由0.66提高到0.73,能量利用率从47.3%提高到63.2%。     

LED照明的光学器件设计与仿真

大功率LED集成光源在实际照明工程应用很多,但是集成光源的照明效果不是很理想。为了解决大功率LED集成光源难以直接应用于照明的问题,根据非成像光学理论,设定合适的初始参数,利用能量守恒建立LED光源与目标照明面之间的映射,设计了筒灯反射器和透镜。并用Tracepro软件对这两类光学器件进行模拟仿真,均得到了良好的均匀圆形照明光斑。仿真结果表明,设计出的反射器和透镜,随着发光光源面积增大,照度均匀性都降低,当光源尺寸均设置为1 mm1 mm时,照明面上照度均匀性都达到95%以上,当光源尺寸增大10 mm10 mm时,照明面的照度均匀性下降到85%,符合对均匀性很高的室内照明设计标准。     

一种PCB表观检查机的无阴影高均匀照明方法

印刷电路板(PCB)表观检查机的检测算法,对亮度不均的阴影条纹的原始图像难以处理,最终影响PCB的检测性能。本文基于实验图像阴影条纹的形成机理,提出一种无阴影高均匀的PCB表观检查机照明方法。本方法采用4个荧光灯组成,其中两个光源与物面的镜面方向对称,用于高反射照明;另外两个光源用于漫反射照明。仿真和实验表明,本方法可以消除高反射曲面引起的图像阴影条纹,在PCB表观检查机系统中达到均匀照明效果且增强缺陷和背景的对比度。本方法也可应用于类似的高反射曲面的自动表观检查系统,如铝带缺陷检查,塑料薄膜缺陷检查等。     

用于室内照明的自由曲面均匀配光透镜设计

以非成像光学为基础,设计了一种在大发散角范围内均匀配光的大功率LED室内照明二次配光透镜方案。采用划分网格法建立光源LED和接收面的映射关系,推导透镜自由曲面面形的一般方程,采用差分法求解透镜面形方程获得面形轮廓数据,再用三维软件建立透镜模型,通过光学仿真软件对所建模型进行光线追迹。结果表明:此方案适用于40°～140°配光角度要求的均匀配光;仿真配光角度120°的照明系统,当透镜的口径与LED发光面直径之比大于等于10时,照明系统的均匀性优于0.9,能量利用率大于92%,且照明效果不受接收面高度的影响。该设计方法为实现大功率LED室内均匀照明系统的小型化和简单化提供了一种有效的途径。     

荧光视网膜图像的照度均衡及自适应血管增强算法

提出一种基于图像反射度照度模型的荧光视网膜图像照度校正与均衡算法.首先,使用多尺度处理及形态学测地膨胀运算将原始图像分离为背景图像和前景图像,然后,在背景图像的基础上使用多方向直线均值法对图像的照度成分进行估计,并由反射度照度模型得到背景的均衡图像;最后,单独对前景血管自适应增强的图像进行灰度校正,并将均衡后的背景图像...