Lille og mellemstørrelse LCD-skærm-optisk design af baggrundsbelysningsskærm

Baggrundsbelysning bruges i små, lette fladskærme med flydende krystal (LCD'er) og andre elektroniske enheder, der kræver baggrundsbelysning, inklusive håndholdte enheder så små som din håndflade og storskærms-tv'er. Målene for baggrundsbelysningsdesign inkluderer lavt strømforbrug, ultratynd, høj lysstyrke, ensartet lysstyrke, stort område og kontrol af forskellige bredder og smalle betragtningsvinkler. For at nå disse udfordrende designmål med kontrollerede omkostninger og hurtig implementering skal computerstøttede optiske designværktøjer bruges til design. Denne artikel introducerer egenskaberne ved LightTools optiske design- og analysesoftware fra ORA Company i USA, som kan bruges til at udvikle de mest avancerede baggrundslysdesignapplikationer i dag.
Optisk design og analyseværktøjer til baggrundsbelysning
Et baggrundsbelysningssystem kræver en vis konvertering af lys fra en eller flere lyskilder for at frembringe den nødvendige lysfordeling i et område eller i en fast vinkel. Lysdesignsoftware skal kunne modellere geometrisk, indstille optiske karakteristiske parametre for forskellige typer lyskilder og konverteringsenheder og skal kunne anvende optiske sporingsmetoder til at evaluere lysets vej gennem modellen og beregne den endelige lysfordeling. Lysfordeling bruger Monte Carlo-simuleringer til at beregne belysningsstyrke, luminans eller lysstyrke for specifikke områder og/eller vinkler. Lysstråler udsendes fra lyskilden i tilfældige positioner og vinkler, spores gennem det optiske system og modtages på den modtagende overflade. Belysningsstyrken kan beregnes fra overflademodtagere, og intensitet kan opnås fra fjernfeltsmodtagere. Ved at definere en luminansmåler på modtagerfladen kan den rumlige og vinkelmæssige fordeling af luminans beregnes. I nogle tilfælde kan det være vigtigt at analysere farven på en skærm. Angiv den spektrale energifordeling af lyskilder (såsom lysemitterende dioder), output CIE-koordinater og korreleret farvetemperatur (CCT), kvantificer skærmens kromaticitet, og generer RGB-grafik til ægte lysgengivelse på skærmen. Disse analyser kan alle udføres i LightTools software.
Egenskaberne ved baggrundsbelyste displays stiller særlige krav til software til lysanalyse. Som det vil blive forklaret, afhænger lyset, der udsendes af baggrundsbelysningen, af fordelingstætheden af ​​trykte prikker eller distributionsmønsteret af mikrostrukturer. Til modellering af specifikke mikrostrukturarrays, hvis CAD-modellen bruges direkte, kan modelstørrelsen være meget stor. LightTools-softwaren giver funktioner defineret af 3D-teksturarrays, som kan udføre nøjagtig strålesporing og gengivelse. Da der ikke anvendes en direkte konstrueret geometrisk model, er modellens størrelse mindre, og strålesporingen er hurtigere. Et andet aspekt af baggrundslysanalyse omfatter spaltning og spredning af lys på overfladen af ​​lyslederpladen. Da lyseffekter simuleres ved hjælp af Monte Carlo-metoder, er det muligt, at der skal bruges omfattende strålesporing for at opnå et design med tilstrækkelig nøjagtighed. Den mest effektive måde er at spore den højeste energistråle. Ved at spore den højeste energistrålebane ved hjælp af opdelte sandsynligheder og ved at bruge målområdet eller spredningsvinklen for spredningsoverfladen til at rette det spredte lys til "vigtige" retninger (såsom mod seeren af ​​skærmen).
Shenzhen Hongjia Technology har specialiseret sig i R&D og produktion af LCD-skærme med forskellige lysstyrker. Baggrundsbelysningens lysstyrke er ensartet. Modulets samlede lysstyrke kan nå op på 2000 lumen. Den kan tydeligt læses i sollys. Arbejdstemperaturen kan nå -35 til 85 grader. Antistatisk med jernramme Nå, faldydelse er overlegen.
Hvad er baggrundsbelysning?
En typisk baggrundsbelysning består af en lyskilde, såsom en kold katode fluorescerende lampe (CCFL) eller lysemitterende diode (LED), og en rektangulær lysleder. Andre tilgængelige komponenter omfatter diffusorplader, som forbedrer ensartetheden af ​​skærmen, og lysstyrkeforstærkende film (BEF), som øger skærmens lysstyrke. Lyskilden er normalt placeret ved den ene sidekant af lyslederpladen for at reducere tykkelsen af ​​skærmen. Kantbelysning bruger typisk totalreflektion (TIR) ​​til at lede lys i displayet.
Baggrundslysdesignere har flere måder at modellere lyskilder på i LightTools-software. Forskellige former for fluorescerende lyskilder (såsom lige, L-formet, U-formet eller W-formet, som vist i figur 2) kan hurtigt defineres ved hjælp af fluorescerende lampe-oprettelsesværktøjet. Lampereflektoren kan defineres med forskellige geometriske primitiver i LightTools software, såsom cylindre, elliptiske slidser og ekstruderede polygoner. Reflekser defineret i CAD-systemer kan også importeres til LightTools software via standard dataudvekslingsformater (IGES, STEP, SAT og CATIA). Hvis der anvendes LED'er, kan designere vælge ønskede LED-modeller fra de forudlagrede produktmodeller af Agilent, Lumileds, Nichia, Osram osv. i LightTools-softwaren. Når først lyset kommer ind i den ene side af LGP, bliver problemet at udtrække lyset fra LGP ​​vinkelret på udbredelsesretningen.
Som vist i fig. 3 er den lyseste side af lyslederpladen nær lyskilden, og lysstyrken i lyslederpladen bliver mørkere, når afstanden øges. For ensartet lysudbytte skal lysudsugningseffektiviteten øges med afstanden. En af hovedopgaverne i baggrundslysdesign er at designe en lyslederplade, der varierer lysudsugningseffektiviteten efter ønske. Der er to ekstraktionsteknikker, der kan bruges. Teknologien til udtagning af lys med punktudskrivning er at udskrive en punktmatrixstruktur på bunden af ​​lyslederpladen for at sprede lyset opad og udsende det fra overfladen af ​​lyslederpladen. Den anden teknologi, Molded Light Extraction Technology, er afhængig af total refleksion (TIR) ​​af den nederste overflades mikrostruktur for at få lys til at dukke op fra overfladen af ​​LGP.
LightTools-softwaren giver bagbelysningsdesignværktøjer til at realisere designet af lyslederpladen. Dette værktøj (Figur 4) hjælper brugeren med at skabe de forskellige komponenter i baggrundsbelysningen. Andre muligheder inkluderer tilføjelse af en lyskilde/reflektorkomponent til modellen, BEF-modellering og bygning af en modtager til at analysere lysstyrken. Baggrundsbelysningsværktøjets grænseflade er en samling af faner til opsætning og ændring af forskellige typer lysudsugningsmekanismer.
For baggrundsbelysningen ved hjælp af metoden til udtrækning af punktudskrivning kan baggrundslysværktøjet indstille den lineære ændring af størrelsen og billedformatet af de udskrevne prikker og den lineære ændring af prikafstanden langs lyslederpladens længde. Denne lineært varierende struktur er ofte et godt udgangspunkt for at vise ensartethed, men det er ikke tilstrækkeligt til endelige ensartethedskrav. Yderligere kontrol over ensartethed kan opnås ved brug af ikke-lineært varierende stråleekstraktionsparametre. En metode med færrest antal parametre og meget fleksibel kontrol er at definere parametriske variabler for den kvadratiske Bézier-kurve. 2D-regionsværktøjet i LightTools-softwaren kan bruges til at opsætte ikke-lineære strukturer. Figur 5 viser et eksempel på brug af trykt ekstraktion, hvor 3 parametre (trykt prikbredde, højde og lodret afstand) varieres for at opnå forskellige ekstraktionsadfærd. Udgangsensartetheden er vist i figur 6. Figuren til højre viser, at den gennemsnitlige udgangslysstyrke er en konstant.