साइड-गाइडेड एलईडी बैकलाइट का डिज़ाइन

जैसे-जैसे मानव समाज ज्ञान अर्थव्यवस्था के युग में प्रवेश करता है, सूचना और ज्ञान का प्रसार वास्तविक समय में होता है, और सूचना विनिमय के लिए टर्मिनल उपकरणों की प्रदर्शन तकनीक तेजी से विकसित हुई है। प्रदर्शन प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले तेजी से विकसित हुआ है। चूंकि एलसीडी में ही प्रकाश उत्सर्जित नहीं करने का नुकसान होता है, इसलिए अधिकांश अनुप्रयोगों को एक सहायक बैकलाइट की आवश्यकता होती है।

उपयोग किए गए बैकलाइट स्रोतों में गरमागरम बल्ब, कोल्ड कैथोड फ्लोरोसेंट ट्यूब, ईएल शीट और एलईडी लाइट शामिल हैं। प्रत्येक बैकलाइट तकनीक में विशिष्ट अनुप्रयोग वातावरण में उत्कृष्ट विशेषताएं होती हैं। इनमें एलईडी तकनीक के फायदे लोगों को पसंद आ रहे हैं।

लाभ: लंबे जीवन, उच्च दक्षता, कम रखरखाव और कम बिजली की खपत; छोटे आकार, एलसीडी बैकलाइट मॉड्यूल को पतला बनाना, एलसीडी और ड्राइव सर्किट के बीच कनेक्शन की लागत को कम करना; कम वोल्टेज ड्राइव, 5-12VDC डायरेक्ट ड्राइव, फास्ट टाइम स्विचिंग, पल्स चौड़ाई मॉडुलन चमक की अनुमति देता है, व्यक्तिगत रूप से पल्स लाल, हरे और नीले एलईडी रोशनी की चमक को नियंत्रित कर सकता है, लाल, हरे और नीले रंग के तीन-रंग के फिल्टर को हटा सकता है। पूर्ण रंग एलसीडी डिस्प्ले पैनल।

1 परिचय

एलईडी बैकलाइट हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हुई है, प्रारंभिक तल उत्सर्जन मोड से साइड लाइट गाइड मोड तक। बॉटम-एमिटिंग एलईडी बैकलाइट्स की तुलना में, साइड-लाइट-गाइडेड एलईडी बैकलाइट्स में कम लागत, कम बिजली की खपत और पतली मोटाई के फायदे हैं।

विशेष रूप से एलईडी तकनीक के विकास के साथ, AIInGaP चतुर्धातुक सामग्री और GaN- आधारित सामग्री उभरी हैं, जिन्होंने एलईडी अल्ट्रा-उच्च चमक और पूर्ण रंग का एहसास किया है, ताकि साइड-निर्देशित एलईडी बैकलाइट कम संख्या के साथ आवश्यक चमकदार चमक प्राप्त कर सके। एलईडी और रंग, और संतोषजनक परिणाम प्राप्त किया। एलईडी तकनीक के विकास ने साइड-गाइडेड एलईडी बैकलाइट्स के तेजी से विकास को बढ़ावा दिया है। इस नव विकसित पार्श्व-निर्देशित एलईडी बैकलाइट के सिद्धांत और डिजाइन बिंदु नीचे प्रस्तुत किए गए हैं।

2. साइड लाइट-निर्देशित एलईडी बैकलाइट संरचना

यह एलईडी मॉड्यूल, लाइट गाइड प्लेट, स्कैटरिंग फिल्म, रिफ्लेक्टिव पेपर, एज रिफ्लेक्टिव टेप आदि से बना है।

बैकलाइट मॉड्यूल में, लाइट गाइड प्लेट प्रमुख ऑप्टिकल तत्व है, यह एक पारदर्शी प्लास्टिक पॉलीमेथाइल मेथैक्रिलेट (पीएमएमए) सामग्री है, नीचे की सतह को सफेद परावर्तक डॉट्स या इंजेक्शन के साथ छोटे धक्कों में ढाला जाता है, और किनारों को सफेद रंग से लेपित किया जाता है। चिंतनशील सामग्री या स्पेक्युलर परावर्तक धातु टेप के साथ कवर किया गया।

बिखरने वाली फिल्म एक अर्ध-पारदर्शी पीसी सामग्री है, जो चमक को कम कर सकती है और एकरूपता में सुधार कर सकती है। परावर्तक कागज एक चिकना सफेद कागज है जो प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकता है और प्रकाश रिसाव को कम कर सकता है।

तीसरा, साइड-निर्देशित एलईडी बैकलाइट का मूल सिद्धांत

साइड-गाइडेड एलईडी बैकलाइट का मूल सिद्धांत प्रकाश को प्रभावी ढंग से संचारित करने और लाइन प्रकाश स्रोत को सतह प्रकाश स्रोत में परिवर्तित करने के लिए प्रकाश के कुल प्रतिबिंब के सिद्धांत का उपयोग करना है। कुल प्रकाश परावर्तन का सिद्धांत: जब प्रकाश एक उच्च अपवर्तक सूचकांक माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक माध्यम (जैसे प्लास्टिक से हवा) में अपवर्तित होता है, तो अपवर्तित प्रकाश मानव प्रकाश किरण की तुलना में अधिक तिरछे कोण पर उत्सर्जित होता है। जब मानव शरीर का प्रकाश कोण एक निश्चित कोण से बड़ा होता है, तो यह घटना कि प्रकाश मानव शरीर की हवा में अपवर्तित नहीं हो सकता है, लेकिन सभी आंतरिक रूप से परिलक्षित होता है, पूर्ण प्रतिबिंब या आंतरिक प्रतिबिंब कहलाता है। जब अपवर्तन कोण 90° के बराबर होता है, तो मानव शरीर के प्रकाश के कोण को क्रांतिक कोण कहा जाता है।

प्रकाश अपवर्तन के नियम और सूत्र n-1 के अनुसार, Sinθ,=n2Sinθ2, महत्वपूर्ण कोण θc=Sin-1 (n2, sin90°/n2)=Sin-1 (n2/n1) प्राप्त किया जा सकता है। यह देखते हुए कि n2=1 (वायु), n1=1.491 (लाइट गाइड प्लेट प्लास्टिक की PMMA सामग्री), c=Sin -10.6707=41.8°, यानी, जब लाइट गाइड प्लेट के अंदर का प्रकाश 41.8° से अधिक हो, कुल परावर्तन होगा, और फिर प्रकाश गाइड प्लेट की दिशा में प्रकाश को एक तरफ से दूसरी तरफ प्रेषित किया जाएगा। पीएमएमए से बनी लाइट गाइड प्लेट के लिए, प्रकाश संप्रेषण 92% जितना अधिक होता है, धुंध बहुत छोटी होती है, प्रकाश अवशोषण बहुत छोटा होता है, और प्रकाश को बहुत कम क्षीणन के साथ बोर्ड के साथ लंबी दूरी तक प्रेषित किया जा सकता है।

प्रकाश गाइड प्लेट का उद्देश्य एक उज्ज्वल और समान सतह प्रकाश स्रोत बनाने के लिए सतह से प्रकाश को अपवर्तित करना है। इसलिए, प्रकाश गाइड प्लेट का तकनीकी सिद्धांत प्रकाश को संचारित करने के लिए प्रकाश के पूर्ण परावर्तन के सिद्धांत का उपयोग करना है, दूसरी ओर, इसका उपयोग विपरीत दिशा में किया जाता है, जो प्रकाश के पूर्ण प्रतिबिंब की स्थिति को नष्ट कर देता है, हस्तक्षेप करता है प्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन के ऑप्टिकल तत्व, और प्रकाश के ऑप्टिकल पथ को बदलते हैं। बैकलाइट प्लेट के रूप में सतह प्रकाश स्रोत बनाने के लिए प्रकाश गाइड प्लेट की सतह से प्रकाश का नेतृत्व किया जाता है।

विशिष्ट डिजाइन प्रकाश गाइड प्लेट की निचली सतह पर या इंजेक्शन मोल्डिंग छोटे धक्कों के माध्यम से सफेद डॉट्स को प्रिंट करना है, ताकि प्रकाश बिंदु पर विसरित रूप से परावर्तित हो, प्रकाश का हिस्सा प्रकाश गाइड प्लेट पर कम कोण पर प्रक्षेपित होता है महत्वपूर्ण कोण की तुलना में और अपवर्तित, और प्रकाश का हिस्सा पूरी तरह से परावर्तित होता है और प्रकाश गाइड प्लेट में वापस आ जाता है, ये किरणें प्रकाश गाइड प्लेट के ऊपरी किनारे पर पूरी तरह से परावर्तित होती हैं, और फिर नीचे की सतह पर बिंदु पर वापस आ जाती हैं।

इस प्रक्रिया को तब तक दोहराएं जब तक कि कुछ प्रकाश सतह से अपवर्तित न हो जाए, कुछ प्रकाश गाइड प्लेट द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, और कुछ एक इंटरफ़ेस पर खो जाते हैं। सतह से अपवर्तित प्रकाश मानव आँख को दिखाई देता है। प्रकाश का यह हिस्सा प्रकाश गाइड प्लेट को बैकलाइट बनने में मदद करता है। यानी बैकलाइट सोर्स की ब्राइटनेस को इंस्ट्रूमेंट द्वारा मापा जाता है।

चौथा, साइड-निर्देशित एलईडी बैकलाइट के डिजाइन के प्रमुख बिंदु

साइड-निर्देशित एलईडी बैकलाइट की संरचना डिजाइन और सामग्री चयन सीधे बैकलाइट की चमक और एकरूपता को प्रभावित करता है। डिजाइन करते समय, हमें न केवल लागत कारक पर विचार करना चाहिए, बल्कि उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बैकलाइट की चमक और एकरूपता पर भी विचार करना चाहिए। यहाँ बैकलाइट की डिज़ाइन विधि का संक्षिप्त परिचय दिया गया है।

1. दृष्टिवैषम्य बिंदुओं के आकार और वितरण का डिज़ाइन

वर्तमान में उपयोग की जाने वाली अधिकांश लाइट गाइड प्लेट्स ओपन-मोल्ड इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा बनाई गई हैं, और दृष्टिवैषम्य बिंदुओं का आकार और वितरण मुख्य रूप से मोल्ड निर्माता द्वारा डिज़ाइन किया गया है, और मोल्ड संरचना कई प्रयोगों और समायोजन के बाद निर्धारित की जाती है। दृष्टिवैषम्य प्रकाश धब्बों के आकार और वितरण की डिजाइन और गणना अपेक्षाकृत जटिल है, और एक पूर्ण और परिपक्व सिद्धांत अभी तक नहीं बना है। फोटोमेट्रिक सूत्र के अनुसार इस प्रकार है:

E=dφ/ds=Icosθ/I² (1)

dφ=Isinθcosθπr²/I² (2)

मैं=डी/(2cosθ) (3)

उनमें से: ई——प्रकाश; ——चमकदार प्रवाह; एस——प्राप्त क्षेत्र; मैं——उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता; θ—— उत्सर्जित प्रकाश की दिशा और प्राप्त करने वाली सतह के अभिलंब के बीच का कोण; मैं——प्राप्त सतह और एलईडी प्रकाश स्रोतों के बीच की दूरी; आईओ-एलईडी की सामान्य तीव्रता; आर-प्राप्त क्षेत्र की त्रिज्या; डी-लाइट गाइड प्लेट की मोटाई।

सूत्र (1) के अनुसार - दूरी प्रदीप्ति का व्युत्क्रम वर्ग नियम, व्यक्ति के अंत के जितना निकट होगा, दृष्टिवैषम्य बिंदु द्वारा प्राप्त प्रदीप्ति उतनी ही प्रबल होगी। दृष्टिवैषम्य बिंदु द्वारा प्राप्त प्रकाश में न केवल एक प्रत्यक्ष प्रकाश होता है, बल्कि कई परावर्तित प्रकाश किरणें भी होती हैं। इसी तरह, दृष्टिवैषम्य बिंदु अंत उत्सर्जित करने वाले व्यक्ति के जितना करीब होता है, दृष्टिवैषम्य बिंदु द्वारा उतनी ही मजबूत परावर्तित रोशनी प्राप्त होती है, इसलिए प्रत्येक दृष्टिवैषम्य बिंदु की रोशनी भी अलग होती है।

एक साधारण डिजाइन के लिए, लोगों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की दिशा के साथ दृष्टिवैषम्य बिंदुओं का वितरण व्यवस्थित किया जाता है, और लोगों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की दिशा के साथ दृष्टिवैषम्य बिंदुओं की त्रिज्या समान रूप से बढ़ जाती है। परिचय के अनुसार, एक बड़े बिंदु की त्रिज्या r बिंदुओं के बीच की दूरी के अनुसार निर्धारित की जाती है। बिंदुओं के बीच की दूरी जितनी छोटी होगी, r उतना ही छोटा होगा। बिंदुओं के बीच की दूरी जितनी अधिक होगी, rmax उतना ही अधिक होगा। छोटे बिंदु की त्रिज्या r की गणना निम्नानुसार की जाती है: एक आदर्श स्थिति में, बैकलाइट को एक समान सतह चमक की आवश्यकता होती है, अर्थात, जब प्रत्येक बिखरने वाला बिंदु सामने की ओर परावर्तित होता है, तो चमकदार फ्लक्स डुबकी बराबर होती है, अर्थात DCP=l /n, यदि n मानव प्रकाश की दिशा है, तो दृष्टिवैषम्य बिंदुओं की संख्या, फिर n=W/C, जहां W प्रकाश गाइड प्लेट की चौड़ाई है, C दृष्टिवैषम्य बिंदुओं के बीच की दूरी है, और न्यूनतम त्रिज्या Rmin सूत्र (2) और (3) के अनुसार गणना की जाती है।

2. प्रकाश गाइड प्लेट की अवतल घटना सतह का डिजाइन

प्रकाश गाइड प्लेट की आबादी को अवतल सतह के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जो प्रकाश प्रवाह को बेहतर ढंग से संयोजित करने की अनुमति देता है। अधिकांश एलईडी रोशनी के लिए, सतह से निकलने वाली रोशनी भिन्न होती है। अवतल प्रकाश न्यूनतम अपवर्तक सूचकांक के साथ प्रकाश गाइड प्लेट में प्रवेश करता है, और फिर प्रकाश गाइड प्लेट के किनारे पर घुमावदार सतह प्रकाश को एक संकीर्ण बीम में दर्शाती है।

इस तरह, प्लास्टिक और हवा के बीच इंटरफेस में अपवर्तित होने के बजाय अधिक प्रकाश पूरी तरह से प्रकाश गाइड पर वापस दिखाई देता है। जिससे एलईडी लाइट लॉस कम होता है और बैकलाइट की ब्राइटनेस में सुधार होता है।

3. पतला प्रकाश गाइड प्लेट का डिजाइन

छोटे एलईडी डिस्प्ले (50 मिमी X 100 मिमी से कम) में फ्लैट लाइट गाइड प्लेट का उपयोग करना चाहिए। बड़े आकार के एलईडी डिस्प्ले के लिए, एक पतला प्रकाश गाइड प्लेट का उपयोग किया जाता है। पतला किनारा प्रकाश गाइड प्लेट में प्रकाश प्लेट के कुल प्रतिबिंब प्रकाश के कोण को बदलता है, और नीचे की सतह पर परावर्तित प्रकाश के कोण को कम करता है। एक ओर, यह प्रकाश गाइड प्लेट की सतह पर परावर्तित प्रकाश के आपतित कोण को कम करता है और अपवर्तित प्रकाश को सामान्य दिशा के करीब बनाता है। ; दूसरी ओर, यह प्रकाश के इस हिस्से को बनाता है जिसे प्रकाश गाइड प्लेट की सतह से अपवर्तित नहीं किया जा सकता है, परावर्तित प्रकाश के अत्यधिक बड़े कोण के कारण प्रकाश गाइड प्लेट की सतह पर अपवर्तित हो जाता है, जिससे प्रकाश उपयोग दर में सुधार होता है। एलईडी और बैकलाइट की चमक।

4. सही एलईडी आकार संरचना चुनें

एलईडी की उपस्थिति संरचना एलईडी के ऑप्टिकल मापदंडों की वितरण विशेषताओं को निर्धारित करती है। विशेष रूप से, यह एलईडी की चमकदार तीव्रता को प्रभावित करता है। आम तौर पर, उत्तल प्रकाश उत्सर्जक सतह के साथ एलईडी की चमकदार तीव्रता अधिक होती है, आधा-तीव्रता कोण छोटा होता है, और प्रकाश केंद्रित होता है। एलईडी की सपाट प्रकाश उत्सर्जक सतह में कम चमकदार तीव्रता, बड़ा आधा-तीव्रता वाला कोण और अधिक बिखरा हुआ प्रकाश होता है।

छोटे आकार की एलईडी बैकलाइट्स के लिए, फ्लैट-पैनल एलईडी का चयन किया जाना चाहिए ताकि प्रकाश समान रूप से प्रकाश गाइड प्लेट में प्रवेश करे; बड़े आकार के एलईडी के लिए, उत्तल एलईडी को उच्च चमकदार तीव्रता के साथ चुना जाना चाहिए, ताकि बैकलाइट की चमक सुनिश्चित हो सके। उसी समय, एलईडी के आकार पर विचार किया जाना चाहिए। एलईडी की मोटाई लाइट गाइड प्लेट की मोटाई से छोटी होनी चाहिए, ताकि एलईडी से निकलने वाली रोशनी लाइट गाइड प्लेट में ज्यादा से ज्यादा प्रवेश कर सके।

5. एलईडी घटना क्षेत्र में चमकदार रेखाओं को हटा दें

जब एलईडी और लाइट गाइड प्लेट को किनारे पर इकट्ठा किया जाता है, तो प्रकाश गाइड प्लेट में प्रवेश करने के बाद एलईडी की दिशा में एक उज्ज्वल रेखा दिखाई देगी, जो बैकलाइट स्रोत की चमक एकरूपता को प्रभावित करेगी। इस घटना को खत्म करने के दो तरीके हैं: एक काले रंग का उपयोग करना या प्रकाश को अवशोषित करने के लिए छायांकन कागज की एक परत को कवर करना है।

दूसरी रिक्त संक्रमण विधि है, अर्थात्, नीचे की सतह पर कोई सफेद बिंदु मुद्रित नहीं होते हैं, और कोई छोटा धक्कों को इंजेक्ट नहीं किया जाता है। पूर्ण परावर्तन के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, प्रकाश रिक्त संक्रमण क्षेत्र में प्रकाश गाइड प्लेट पर वापस परावर्तित होता है। यह रिक्त संक्रमण क्षेत्र प्रयोगों के माध्यम से निर्धारित किया जाना चाहिए।

6. सही स्कैटरिंग फिल्म और रिफ्लेक्टिव पेपर चुनें

बिखरने वाली फिल्म एकरूपता में सुधार करती है, लेकिन चमक को कम करती है। चिंतनशील कागज एलईडी प्रकाश ऊर्जा के उपयोग की दर में सुधार कर सकते हैं, प्रकाश ऊर्जा रिसाव को कम कर सकते हैं और चमक में सुधार कर सकते हैं। इसलिए, इन दो ऑप्टिकल फिल्मों के परावर्तन और संप्रेषण की उच्च आवश्यकताएं हैं। चमक और एकरूपता को संतुलित करने और संतोषजनक परिणाम प्राप्त करने के लिए उपयुक्त परावर्तन और संप्रेषण का चयन किया जाना चाहिए।

V. निष्कर्ष

आवश्यकताओं के विविधीकरण के साथ, उपयोगकर्ताओं के पास साइड-निर्देशित एलईडी बैकलाइट के आकार, आकार, चमकदार रंग और चमक एकरूपता के लिए कई आवश्यकताएं हैं, जो सामग्री डिजाइन के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाती हैं। वास्तविक डिजाइन में, उत्कृष्ट लागत प्रदर्शन के साथ बैकलाइट डिजाइन करने के लिए ऑप्टिकल सिद्धांतों को संयोजित करना, अधिक प्रयोग करना और अनुभव संचित करना आवश्यक है।