基于led的侧入式导光结构设计【字数：11612】
LED是近些年来发展极为快速的一个产业，它已经较为成熟，形成一定的产业链。尤其是导光板照明等一系列的用途，加上日趋重要的节能环保要求，因此对于其导光结构设计的探索研究很有意义。考虑到在制作过程当中的各种问题，比如从理论的设计如何到实际生产操作出来，以及加工生产成本的问题，科研中对光效率应用水平的不断提高，电子产品以及市场的偏好程度等等问题，所以综合分析下来，近白光LED加工模组还要成为引领LED生产模式的主流产品，并且短期时间内不会改变这一状况。本论文基于LED的侧入式导光结构设计，利用导光板表面亮度均匀的基本原理:光经过加入一些网点而形成的特殊结构的导光板时，因为光滑平面被破坏，所以无法进行全反射，从而保证最后从导光板射出的光线是均匀的。实现并完成1、LED光源的配光曲线；2、导光板的光出射效率函数及网点设计；3、利用导光板软件Tracepro模拟分析设计侧入式导光结构的均匀发光。
目 录
1. 引言 1
1.1 导光板的发展由来 1
1.2 导光板的实际应用 1
1.3 导光板软件模拟分析设计 2
2．LED背光模组原理研究 4
2.1 非相关表面粗糙度散射模型 4
2.2 基于LED的光谱调控研究 6
2.3 基于LED的动态驱动控制 8
2.3.1 LED电气特性及调光技术 8
2.3.2 动态LED驱动控制设计 9
3.新型侧入式光学系统研究 12
3.1 侧入式与反射式光学系统对比 12
3.1.1 反射式光学系统 12
3.1.2 侧入式光学系统 13
3.2 基于LED的侧入式导光结构设计 14
3.2.1 LED光源的配光曲线 15
3.2.2 导光板的光出射效率函数及网点设计 16
4.实验测试 18
4.1构建模型 18
4.2模拟样品测试 20
结语 23
参考文献 24
致谢 25
1. 引言
1.1 导光板的发展由来
导光板，是一种亚克力材料，然后再使用一种不仅可以不吸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
收光，而且还带有强反射特性的高科技材料添加进去，最后在该材料底面用UV网版印刷技术印上导光点。简而言之，导光板就是液晶显示屏后面一块透明的平板。形象的来说，这个导光板的主要作用是将上下两组灯管（或LED），这些线光源转变为面光源，利用全反射定律使得液晶屏背光均匀。
导光板的产生源于科技的进步以及新一代电子产品的发展。最早是日本首先在实验室根据这样的光学现象做出了最初的导光板，并掀起了导光板的应用潮。之后运用于电视等电子产品的屏幕中。后来受到液晶电视的启发，导光板又有了新的发展，用于手机、电脑的屏幕等。
1.2 导光板的实际应用
首先介绍一下LED的结构，因为现在的导光板中都是要用到LED的，那么就不得不介绍一下LED的结构。LED构架其实很简单，粗略的讲，主要就是P型半导体和N型半导体，加上一个衔接这两个半导体的PN结。细一点讲，有荧光粉、引脚、基座等详细部件。不做过多阐述。如下图1.1所示。
节能减排是近些年提出的口号，习主席更提出“金山银山、绿水青山”的大象方针。随着生活水平的提高，人们对生活质量要求也越来越高，越来越注重节能环保。尤其是照明行业，有很大的发展潜力和空间。背光模组的作用是为显示器件提供足够亮的且光线分布均匀的照明光源。它在生活中也很常见，比如我们熟知的液晶显示器、超薄导光灯箱、导光标示牌、发光像框及画框等，这其中都有背光模组的身影，就运用到了一系列的光学原理。
现今的一些手机、电脑产品，要求在灯箱或者灯珠上节约更多的成本，所以导光板的应用可以更好的提升亮度和均匀度，并且极大的降低成本。
图1.1 LED结构图以及LED在导光板中结构图
1.3 导光板软件模拟分析设计
TracePro是一款非常实用的软件，功能十分强大。这一软件的开发，可以说是在物理学的光学中取得一项重大突破，是新时代实验研究分析的重要里程碑。目前，众多高校在光学实验中，建模时都必不可少的软件就是这一款tracePro，它的强大之处，就在于它的亲民性，容易理解与上手，对于很多资金、产品比较缺乏的光学实验来说，简直就是天堂的福音。它可将真实立体模型及光学分析紧密结合起来。像现在很多立体投影设备很火一样，它也是采用立体模型的方式，更加直观，真实。功能强大的Tracepro减轻了光学设计人员的劳动强度，由于这样一款软件的存在，在人力物力上大大节省了开支，还减少了开发周期，甚至在没有这款软件和具体实物之前，人们无法想象出的产品构造和设计。这无疑为科研的探索省去了很多麻烦。下图1.1即为该软件的应用界面图。
图1.1 Tracepro光学设计软件界面
2．LED背光模组原理研究
2.1 非相关表面粗糙度散射模型
根据著名物理学家普朗克、爱因斯坦提出的光的性质等一系列理论，我们知道光具有波粒二象性这一性质。简而言之就是光既可以以波的形式存在，又可以以粒子的形式传播。而在光学上，我们认为光是一种电磁波，任何一个发光体都可以理解成是一个波源。光被认为是几何线，就像数学上的射线一样，而这样的线，被称之为光线。因为我们在定义光线的性质的时候，认为光是一条不会弯曲的直线，那么光的传播方向和射出方向是一致的。另外导光板中的全反射过程如图2.1所示，光线将会在平滑的表面上不断进行反射，并且在导光板内不会有光线溢出。这里类似于光在光纤中传播的原理，所以需要在导光板的下表面设置一些具有一定排布规律的散射网点或其他微结构，这样就会破坏光滑的平面这一条件，利用漫反射的原理，因为一些网点和微结构的存在，破坏了平滑的表面，也就破坏了全反射，这样就会使光线能够从导光板的上表面出射并且相对平滑，这样光线就不会一直在封闭空间向前传播，而是有一小部分的光会从导光板的一侧漏出，形成一片光束，从而就可以将线光源亦或是点光源成功转化为面光源。
图2.1 导光板微结构漫散射原理
目 录
1. 引言 1
1.1 导光板的发展由来 1
1.2 导光板的实际应用 1
1.3 导光板软件模拟分析设计 2
2．LED背光模组原理研究 4
2.1 非相关表面粗糙度散射模型 4
2.2 基于LED的光谱调控研究 6
2.3 基于LED的动态驱动控制 8
2.3.1 LED电气特性及调光技术 8
2.3.2 动态LED驱动控制设计 9
3.新型侧入式光学系统研究 12
3.1 侧入式与反射式光学系统对比 12
3.1.1 反射式光学系统 12
3.1.2 侧入式光学系统 13
3.2 基于LED的侧入式导光结构设计 14
3.2.1 LED光源的配光曲线 15
3.2.2 导光板的光出射效率函数及网点设计 16
4.实验测试 18
4.1构建模型 18
4.2模拟样品测试 20
结语 23
参考文献 24
致谢 25
1. 引言
1.1 导光板的发展由来
导光板，是一种亚克力材料，然后再使用一种不仅可以不吸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
收光，而且还带有强反射特性的高科技材料添加进去，最后在该材料底面用UV网版印刷技术印上导光点。简而言之，导光板就是液晶显示屏后面一块透明的平板。形象的来说，这个导光板的主要作用是将上下两组灯管（或LED），这些线光源转变为面光源，利用全反射定律使得液晶屏背光均匀。
导光板的产生源于科技的进步以及新一代电子产品的发展。最早是日本首先在实验室根据这样的光学现象做出了最初的导光板，并掀起了导光板的应用潮。之后运用于电视等电子产品的屏幕中。后来受到液晶电视的启发，导光板又有了新的发展，用于手机、电脑的屏幕等。
1.2 导光板的实际应用
首先介绍一下LED的结构，因为现在的导光板中都是要用到LED的，那么就不得不介绍一下LED的结构。LED构架其实很简单，粗略的讲，主要就是P型半导体和N型半导体，加上一个衔接这两个半导体的PN结。细一点讲，有荧光粉、引脚、基座等详细部件。不做过多阐述。如下图1.1所示。
节能减排是近些年提出的口号，习主席更提出“金山银山、绿水青山”的大象方针。随着生活水平的提高，人们对生活质量要求也越来越高，越来越注重节能环保。尤其是照明行业，有很大的发展潜力和空间。背光模组的作用是为显示器件提供足够亮的且光线分布均匀的照明光源。它在生活中也很常见，比如我们熟知的液晶显示器、超薄导光灯箱、导光标示牌、发光像框及画框等，这其中都有背光模组的身影，就运用到了一系列的光学原理。
现今的一些手机、电脑产品，要求在灯箱或者灯珠上节约更多的成本，所以导光板的应用可以更好的提升亮度和均匀度，并且极大的降低成本。
图1.1 LED结构图以及LED在导光板中结构图
1.3 导光板软件模拟分析设计
TracePro是一款非常实用的软件，功能十分强大。这一软件的开发，可以说是在物理学的光学中取得一项重大突破，是新时代实验研究分析的重要里程碑。目前，众多高校在光学实验中，建模时都必不可少的软件就是这一款tracePro，它的强大之处，就在于它的亲民性，容易理解与上手，对于很多资金、产品比较缺乏的光学实验来说，简直就是天堂的福音。它可将真实立体模型及光学分析紧密结合起来。像现在很多立体投影设备很火一样，它也是采用立体模型的方式，更加直观，真实。功能强大的Tracepro减轻了光学设计人员的劳动强度，由于这样一款软件的存在，在人力物力上大大节省了开支，还减少了开发周期，甚至在没有这款软件和具体实物之前，人们无法想象出的产品构造和设计。这无疑为科研的探索省去了很多麻烦。下图1.1即为该软件的应用界面图。
图1.1 Tracepro光学设计软件界面
2．LED背光模组原理研究
2.1 非相关表面粗糙度散射模型
根据著名物理学家普朗克、爱因斯坦提出的光的性质等一系列理论，我们知道光具有波粒二象性这一性质。简而言之就是光既可以以波的形式存在，又可以以粒子的形式传播。而在光学上，我们认为光是一种电磁波，任何一个发光体都可以理解成是一个波源。光被认为是几何线，就像数学上的射线一样，而这样的线，被称之为光线。因为我们在定义光线的性质的时候，认为光是一条不会弯曲的直线，那么光的传播方向和射出方向是一致的。另外导光板中的全反射过程如图2.1所示，光线将会在平滑的表面上不断进行反射，并且在导光板内不会有光线溢出。这里类似于光在光纤中传播的原理，所以需要在导光板的下表面设置一些具有一定排布规律的散射网点或其他微结构，这样就会破坏光滑的平面这一条件，利用漫反射的原理，因为一些网点和微结构的存在，破坏了平滑的表面，也就破坏了全反射，这样就会使光线能够从导光板的上表面出射并且相对平滑，这样光线就不会一直在封闭空间向前传播，而是有一小部分的光会从导光板的一侧漏出，形成一片光束，从而就可以将线光源亦或是点光源成功转化为面光源。
图2.1 导光板微结构漫散射原理
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