一種新型側光式白光LED背光源的設計

液晶顯示器由液晶盒和背光組件構成，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、壽命長等優(yōu)點迅速發(fā)展并占領市場，隨著LED 光效的不斷提升及其成本價格的降低，LED 背光源必將取代CCFL 背光源，成為市場的主流背光源[3][4]。本文在分析了LED 背光源的發(fā)展前景的基礎上，提出一種新型的側光式LED 背光源，可替代CCFL 背光源應用在大尺寸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 點光源發(fā)出的光線轉化為發(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 背光源的結構如圖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 背光源的設計思想是將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，散熱問題嚴重，一般需要設計特殊的散熱裝置，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，轉而投入研發(fā)側光式LED 背光源。

從模擬結果可以看出所設計的導光管亮度均勻性高于98%，符合背光源系統(tǒng)對光源的均勻性要求，其光能利用率約為70%，替代線光源CCFL 后，可實現(xiàn)高均勻性的照明。

此式表明了一個網(wǎng)格單元內(nèi)，網(wǎng)點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系。設網(wǎng)格長度d=1mm，即可計算得出導光管出光均勻時網(wǎng)點半徑r=0.21745mm。

2.3　新型側光式LED 背光源中導光管的設計實例

針對上述分析我們給出一個設計實例，其中微細導光管為直徑5mm 的圓柱體，不加光源和反射罩時長度為150mm，出光面為2mm(寬)×150mm(長)的長方形，導光管兩端為光入射端面，光源在導光管兩側對稱放置，導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光管的出光面射出，在光源端加反射罩?？紤]到導光管材料的吸收、漏光及透光率等因素，對所設計的導光管進行建模并賦予各種屬性，在光學軟件TracePro 中進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

本文在分析現(xiàn)有LED 背光源的優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種新型的側光式LED 背光源，該新型背光源采用少數(shù)幾個LED 實現(xiàn)高均勻性的照明，結構緊湊，散熱好，是一種性能優(yōu)越的新型側光式LED背光源，具有一定的應用價值和良好的發(fā)展前景。