LED直下式背光透镜的研究与设计
本文选题:背光透镜 + LED ; 参考:《江苏大学》2017年硕士论文
【摘要】:与传统光源相比,LED(发光二极管,Light Emitting Diode)光源在各个重要参数方面均有领先优势。在液晶电视背光领域,LED背光源具有节能、高光效、长寿命、绿色环保等优点,全面取代CCFL(冷阴极管)背光源,成为背光领域的核心。高质量、高品味的LED背光源在市场上往往供不应求,因此针对LED光源设计背光源对于液晶电视的发展有着积极推进的意义。LED光源大多为朗伯发光源,其主要的光通量集中于光源正上方的较小角度范围内,如果直接应用在背光源中,将会导致视觉体验较差,光学品味低等问题,因此需要与LED光源相配合的光学组件对光源的光通量分布进行二次配光。而直下式LED背光透镜可对LED光源进行二次配光,属于近场的非成像光学范畴。目前行业内在背光透镜光学设计方面大多采用试错调试方法,其精准度和效率均有待改善。文中针对目前业内设计问题,研究了多种背光透镜的设计方案,包括一种偏微分方程求解自由曲面设计方案及一种LightTools优化设计方案,也创新性的描述了设计表法设计背光透镜的方案,对于设计效率和细节设计有着重要意义。文中描述了三种背光透镜的设计方法,设计并成功量产了四款背光透镜,包括三款不同方案的折射式背光透镜和一款反射式背光透镜。首先,文中研究了前人提出的偏微分方程解自由曲面的思路,结合笔者在背光透镜方面的设计经验,总结出一套通过偏微分方程求解背光透镜自由曲面的方法。其次,由于LightTools软件的优化功能较为完善,笔者为提高背光透镜设计的便捷性,结合LightTools软件的优点提出了建模、仿真、优化一体的背光透镜设计方法。最后,为了解决试错法的繁杂问题,笔者结合SolidWorks软件建模的便利性和Excel软件的编辑功能提出了设计表法设计背光透镜方案,并用设计表法成功设计并量产背光行业内最主要的两种类型的背光透镜:折射式背光透镜和反射式背光透镜。针对设计最易出现的三个问题(角度、黄斑、照度光斑均匀度)分别做出了优化解决方案,设计结果在产品验证中满足设计要求。文中案例三中提出的折射式背光透镜能够应用于32英寸背光模组,灯珠排列方式为2*6,模组厚度为30mm,相对于市场比较成熟的3*6的排列方案节省了1/3的灯条使用成本,并且满足超过75%的亮度均匀度要求,目前已经开始在市场上批量生产。
[Abstract]:Compared with the traditional light source, LED (Light emitting Diode) light source has a leading advantage in every important parameter. In the field of LCD TV backlight, LED backlight has the advantages of energy saving, high light efficiency, long life, green environmental protection and so on. It has become the core of backlight field by replacing CCFLL (cold cathode tube) backlight. The high quality and high taste LED backlight is often in short supply in the market. Therefore, the backlight design for the LED light source has positive significance for the development of LCD TV. Its main luminous flux is concentrated in the small angle range directly above the light source. If it is directly applied to the backlight, it will lead to poor visual experience, low optical taste and other problems. Therefore, the luminous flux distribution of the light source needs to be redistributed by the optical module which is compatible with the LED light source. The straight-down LED backlight lens can redistribute the light to the LED light source, which belongs to the near-field non-imaging optics category. At present, the optical design of backlight lens in industry mostly adopts trial and error debugging method, its precision and efficiency need to be improved. Aiming at the current design problems in the industry, several design schemes of backlight lens are studied in this paper, including a design scheme for solving free surface with partial differential equation and an optimal design scheme for LightTools. The scheme of designing backlight lens by table method is also described innovatively, which is of great significance to the design efficiency and detail design. Three design methods of backlight lens are described in this paper. Four backlight lenses are designed and produced successfully, including three refraction backlight lenses with different schemes and one reflective backlight lens. First of all, this paper studies the idea of solving free surface of partial differential equation proposed by predecessors, and sums up a set of methods for solving free surface of backlight lens by partial differential equation combined with the author's design experience in backlight lens. Secondly, because the optimization function of LightTools software is relatively perfect, in order to improve the convenience of backlight lens design, combining the advantages of LightTools software, the author puts forward a design method of backlight lens which integrates modeling, simulation and optimization. Finally, in order to solve the complicated problem of trial and error method, combining the convenience of SolidWorks software modeling and the editing function of Excel software, the author puts forward a design table method to design backlight lens. Two main types of backlight lenses in backlight industry are successfully designed and mass-produced by the design table method: refraction backlight lens and reflective backlight lens. According to the three problems (angle, macula, illuminance uniformity), the optimal solution is made, and the design results meet the design requirements in product verification. The refraction backlight lens proposed in case 3 can be applied to the 32 inch backlight module, the lamp bead arrangement is 2 / 6, and the module thickness is 30 mm. Compared with the more mature arrangement of 3X6 in the market, it saves a third of the cost of using the lamp strip. And meet the requirement of more than 75% brightness uniformity, has begun to mass production in the market.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN949.192;TN312.8
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 中;LED前景光明[J];电子产品世界;2005年15期
2 谢瀚逸;;白光LED蓄势待发、精彩可期[J];电子技术;2007年06期
3 熊文军;;户外LED广告投放探析[J];新闻爱好者;2010年24期
4 ;第二届超高亮度发光二极管(LED)和半导体照明产业发展与应用论坛征文启事[J];液晶与显示;2005年05期
5 方佩敏;;LED是怎样发出白光的[J];电子制作;2006年10期
6 谷青;;将来白光LED可能会达到的水平[J];光源与照明;2007年01期
7 王德刘;傅仁利;何洪;宋秀峰;沈源;;白光LED用光转换材料的研究与发展[J];材料导报;2007年08期
8 ;白光LED专利网薄弱化引发市场混战[J];电源世界;2007年04期
9 ;康佳LED:产业布局提速造百亿增长点[J];光机电信息;2008年12期
10 ;雷曼光电低衰减的白光LED给照明带来无限生机[J];现代显示;2008年Z1期
相关会议论文 前10条
1 夏长泰;;白光LED新型荧光衬底的探索与制备[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
2 李胜利;苏科;张丽;张弈;何柱国;;音乐调制LED植物生长器的研究[A];中国科协2005年学术年会生物物理与重大疾病分会论文摘要集[C];2005年
3 肖志国;;白光LED用新型发光粉和芯片研究进展[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
4 张继辉;;浅谈半导体发光二极管(LED)及其应用[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
5 彭万华;;超高亮度和白光LED在祖国大陆的现状及发展[A];海峡两岸第十届照明科技与营销研讨会专题报告文集[C];2003年
6 郭子菱;;LED特殊照明应用——植物照明新商机[A];海峡两岸第十七届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2010年
7 余仕文;;高性能q惫绦圆牧霞捌湓跇EDt氨I现產捎肹A];2010年海峡两岸功能性复合材料论坛论文集[C];2010年
8 张万生;赵敏;;白光LED失效机理的研究[A];第二届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2010年
9 蒋吉强;唐德良;李治强;;影响白光LED衰减的关键因素研究[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年
10 蔡明诚;;广场、景观、应用LED新启示[A];2007年中国(厦门)LED照明与装饰论坛暨城市夜景建设研讨会论文集[C];2007年
相关重要报纸文章 前10条
1 田凤;LED广告游船国庆亮相重庆两江[N];中国旅游报;2009年
2 本报记者 程久龙;“专利门”卡住中国LED 深圳企业抱团出击[N];21世纪经济报道;2010年
3 记者 郜天一;千元级LED电视“忽悠”消费者[N];哈尔滨日报;2011年
4 工业和信息化部软件与集成电路促进中心 罗佳秀 范兵 谢学军;采取灵活策略应对LED专利重压[N];中国电子报;2012年
5 蔡维希;新一代白光LED材料研发成功[N];中国化工报;2013年
6 诗文;台白光LED明年市场占有率达五成[N];电子资讯时报;2004年
7 邓楠 《金周刊》记者 丁一;未来新概念——白光LED让资本趋之若鹜[N];中国经营报;2001年
8 湖南 肖国平;维修白光LED台灯[N];电子报;2007年
9 许志顺 DigiTimes;台厂白光LED:难逃日厂专利紧箍咒[N];电子资讯时报;2006年
10 记者 万林 北京;白光LED迎来发展机遇 2008年将增长16%[N];电子资讯时报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 邱忠贤;LED用多色荧光粉的制备、发光性质与发光机理研究[D];湖南师范大学;2016年
2 包兴臻;基于MEMS技术的集成LED微阵列器件研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
3 于音;白光LED用稀土离子掺杂荧光材料的制备及光谱性能研究[D];南开大学;2013年
4 严小松;白光LED用荧光材料的制备与性能研究[D];上海交通大学;2011年
5 王乐;白光LED高效封装结构及灯具级散热机理的研究[D];浙江大学;2012年
6 汤安;白光LED用含铟及铌酸钆红色荧光粉的发光性能研究[D];重庆大学;2012年
7 张建立;硅衬底氮化镓基黄光LED外延生长与器件性能研究[D];南昌大学;2014年
8 慈志鹏;几种LED用氧化物基荧光粉的制备和发光性能研究[D];兰州大学;2010年
9 肖芬;紫外激发白光LED荧光粉的制备及发光特性研究[D];华南理工大学;2011年
10 谷捚鑫;白光LED用氮系荧光粉的可控制备及发光性能调控[D];东华大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 李文杰;无线LED智能照明控制系统的低功耗研究与设计[D];华南理工大学;2015年
2 关沃欢;LED远程荧光膜片照明系统研究[D];华南理工大学;2015年
3 唐洪亮;基于YAG系荧光粉的白光LED可靠性研究[D];华南理工大学;2015年
4 陈思秋;白光LED用NaLaBB'O_6荧光粉的发光性能研究[D];陕西科技大学;2015年
5 张华健;LED白光在二次配光设计中的颜色均匀性研究[D];复旦大学;2013年
6 李荣玲;基于白光LED的可见光通信系统[D];复旦大学;2014年
7 常文瑞;紫外、近紫外白光LED用铝酸盐、硅酸盐发光材料的制备及发光性能研究[D];兰州大学;2015年
8 秦琳;暖白光LED用新型红色荧光粉的制备与性能研究[D];苏州大学;2015年
9 柳少华;暖白光LED用红色荧光粉的制备及发光性质研究[D];江西理工大学;2015年
10 牛雅亮;基于LED的便携式土壤有机质检测仪的研制[D];山西农业大学;2015年
,本文编号:1936566
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1936566.html