大尺寸LED背光源网点的设计及优化(英文)

基于白光LED侧入式背光结构,设计了多光源四边入射、导光板厚度为4mm、对角线为1.066 8m的液晶背光模组,采用导光板底面印刷网点的方法导出光线。针对大尺寸导光板网点设计复杂、计算机辅助设计中光线模拟耗时的缺点,采用简化的光源仿真模型,减少了仿真计算时间,网点在实际模型下依然有效;同时采取了网点自动优化技术,通过优化使导光板的效率和均匀度达到最理想的状态,亮度均匀度达到了90%,光能利用效率在50%左右。采用相同方式设计了对角线为1.422 4m的液晶背光模组,亮度均匀度可达90%,光能利用率在50%左右,总耗时1h,较普通方法减少了优化时间。     

基于图像处理技术的激光直写导光板网点设计

为了快速高效地设计出输出表面照度均匀的导光板,采用了基于灰度图像处理技术的导光板网点设计方法,并利用TracePro光学模拟软件对2个LED单边入射的模型进行了理论分析和模拟验证,取得了模拟导光板表面照度值.结果表明,此方法设计的导光板输出照度均匀度可达86.7%,符合国际照明委员会(CIE)标准,经局部修改后均匀度可进一步提高到91.9%.该方法能够有效地设计出表面照度均匀的导光板.     

激光加工散射网点火山口对导光板光学的影响

针对激光加工导光板散射网点周围存在环状熔融物(火山口)对导光板光学影响的问题,进行了网点加工实验和光学仿真研究。采用CO2激光在PMMA上进行打点实验,观察测量火山口的三维形貌尺寸,分析在不同能量参数下火山口的特征变化。为了提高激光导光板的光学性能,按照散射网点密度正比于其所在位置距光源距离的网点密度分布理论,在UG和TracePro软件中建立模型,仿真分析了火山口宽度和高度变化对导光板光学的影响,通过多次仿真得知,火山口在一定程度上提升了出光平均值,但随着火山口高度和宽度的增加出光平均值的增加减弱;另外火山口参数变化对导光板均匀度的影响较小,均匀度均可维持在88%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。     

侧光平板式导光板散射网点设计及仿真分析

导光板是LCD背光模组里的一个重要组件,而底面散射网点的设计是设计导光板的一项关键技术。本文通过对冷阴极荧光灯(CCFL)作光源的侧光平板式导光板中光传输过程的分析得到了这种导光板散射网点的一种排布公式和设计方法,并用ASAP软件进行模拟仿真,比较了这种网点分布公式和设计方法与其他一些网点设计方法的优劣,验证了这种网点设计方法的可行性。通过这种网点设计方法获得了均匀性很好的输出亮度分布结果。     

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。     

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。     

基于LED的光动力疗法光源设计北大核心CSCD

根据离体细胞光动力疗法实验研究对光源的基本要求,设计了一种基于LED的新型光源。以卟啉类光敏剂为应用对象,采用波长为627nm的LED作为光源,利用TracePro对多个LED组成阵列光源后的光分布进行数值模拟,优化LED阵列的排列方式和间距,并对LED阵列光源进行二次光学设计。在数值模拟的基础上,设计并成功开发了应用于离体细胞光动力疗法实验研究的LED光源样机。测量结果表明:LED光源辐照在标准细胞培养板区域内的平均功率密度为13.7mW/cm2,照度均匀性达到90%,可以满足离体细胞光动力疗法实验研究对光源的基本要求,有望得到推广应用。     

基于分布光度计测试实验的LED二次光学仿真

以LED为研究对象,利用TracePro光学仿真软件和LED分布光度计对其进行光学仿真和光学实验研究,并通过对比验证仿真结果的正确性和仿真方法的可行性。研究结果表明,实验结果和仿真结果吻合,将仿真方法用于LED的光学研究切实可行。利用TracePro对大功率LED的二次光学设计结构进行了仿真,仿真结果表明该LED的二次光学设计结构使LED的光学性能得到了极大的改善,配光效果更理想,光照均匀性更好。     

TFT-LCD用高亮度LED背光系统的设计

用白光LED作为TFT-LCD背光光源,在光学腔设计中,利用传统的CCFL背光系统模式,采用将点光源转变成线光源的光学设计与导光板设计合二为一的理念,在导光板上设计扩光区进行光学优化。设计了可应用于15″的TFT-LCD的LED侧式背光系统。其有效亮度可达1000cd/m2;亮度均匀性和光利用率分别达到86%和73%。     

均匀照明LED背光板设计

当前越来越多的液晶显示器都朝着低功耗的方向发展,而降低功耗的直接方法是减少作为光源的LED数目及功耗,但因LED颗数变少,使LED间距增大而产生hot spot。为解决这个问题,文中在不改变LED与导光板之间空气层的前提下,增大相邻LED之间间距,达了到很好的混光效果。由于LED入射导光板的光入射角增大,解决了在LED背光模组的hot spot现象,使均匀性得到最大程度的改善,这一研究对于提高低功耗液晶显示器显示效果具有一定的参考意义。     

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。     

Designing Uniform Illumination Systems by Surface-Tailored Lens and Configurations of LED Arrays

Light-emitting diodes (LEDs) are gradually becoming the preferred choice for many lighting applications that require uniform illumination distribution. LED sources are usually composed of several individual LEDs which must be mounted on a panel as a lighting module. Therefore, the design is quite important for achieving a good uniform illumination distribution before a LED lighting module is produced. This paper presents a theory and design method by systemic concepts and focuses on the study of optical properties. We can design, efficiently, a LED lighting module and achieve a satisfactory uniformity by this theory and method, the design of a uniform LED illumination system. By this method, we not only obtain the maximally flat illumination distribution but also the emitting angle of the system can be designed at will. This method and theory will offer a preferable choice when LED lighting modules become the main stream for the lighting market in the future. Here, the light source is approximately defined as a point light source with cosine irradiance distribution.      

基于U型导光板的特种液晶显示背光模组设计

提出一种基于U型导光板的特种液晶显示背光模组以缩小侧入式背光模组的厚度。首先,利用Lighttools软件对分别采用1 mm和2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组进行了设计和建模;接着对两种不同厚度的曲型侧边背光模组与采用4 mm常规平板式导光板的侧入式背光模组进行仿真并对比分析;最后对采用2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组进行了相对偏移的仿真,结果表明其光学性能在强振动和宽温环境中具有较高的稳定性。文章得到一种采用2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组,相比较常规侧入式背光模组,在保持了光学性能一致性的前提下厚度缩小了2 mm,对特种显示器的薄型化设计有一定的参考意义。     

Enhancement in light output of InGaN-based microhole array light-emitting diodes

InGaN-based microhole array light-emitting diodes (LEDs) with hole diameters (d) of 3-15 /spl mu/m were fabricated using self-aligned etching. The effects of size on the device characteristics, including current density-voltage and light output-current density, were measured and compared with those of conventional broad-area (BA) LEDs fabricated from the same wafer. The electrical characteristics of the devices are similar to those of conventional BA LEDs. The light output from the microhole array LEDs increases with d up to 7 /spl mu/m. However, the light output declined as d increased further, perhaps because of the combination of the enhancement in extraction efficiency caused by the large surface areas provided by the sidewalls and the decrease in area of light generation by holes in the microhole array LEDs. The ray tracing method was used with a two-dimensional model in TracePro software. The findings indicate that an optimal design can improve the light output efficiently of the microhole array LEDs.     

Computer Modeling and Simulation Evaluation of High Power LED Sources for Secondary Optical Design

Proposed and demonstrated is a novel computer modeling method for high power light emitting diodes（LEDs）. It contains geometrical structure and optical property of high power LED as well as LED dies definition with its spatial and angular distribution. Merits and non-merits of traditional modeling methods when applied to high power LEDs based on secondary optical design are discussed. Two commercial high power LEDs are simulated using the proposed computer modeling method. Correlation coefficient is proposed to compare and analyze the simulation results and manufacturing specifications. The source model is precisely demonstrated by obtaining above 99% in correlation coefficient with different surface incident angle intervals.     

用于背光模组的三基色微细导光管的设计研究

提出了一种用于背光模组的三基色微细导光管的设计方案。该导光管结构可取代传统的线光源冷阴极荧光灯管(CCFL),并保留其导光板设计成熟的优点,在保证环保、提高对比度的同时将色域提高150%。对三基色微细导光管在光学软件中进行建模,并理论推导能够均光的网点半径排布规律,将该微细导光管与三基色LED光源相结合实现时间混色,省略彩色滤光片,提高光能利用率及空间分辨率。模拟实验表明,该微细导光管的光能利用率达66%以上,亮度均匀性达95%。取代CCFL后结合时间混色技术实现色序法显示,该新型背光源的总体光透过率为12%,较传统的CCFL背光源光透过率提高一倍以上。