光學(xué)基本知識(shí)及其在背光源中的課件

1、 光學(xué)基本知識(shí)及其在背光源中的應(yīng)用 一.光的實(shí)質(zhì)是電磁波，光是一種具有波粒二象性的物質(zhì)?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng) 范圍是400-760nm，白色是復(fù)色光。 二.幾何光學(xué)基本定律： 1.直線(xiàn)傳播定律 在均勻透明介質(zhì)中。 2. 反射定律 3.折射定律 發(fā)生在兩種均勻介質(zhì)的分界面上。（AON=I1 入射角）=（BON=R 反射角） 折射定律:SinI1/SinI2=n1.2(折射率) 空氣 n=1 ,DMMA n=1.49.PC n=1.59 兩種不同折射率的物質(zhì)相比較: 折射率較小的叫光疏物質(zhì). 折射率較大的叫光密物質(zhì).三.導(dǎo)光板中的光學(xué)現(xiàn)象: 1.全反射現(xiàn)象(傳導(dǎo)) 當(dāng)導(dǎo)光板內(nèi)的光線(xiàn)射向?qū)Ч獍迮c空氣的分界面

2、時(shí),由于是光密物質(zhì)射向光疏物質(zhì),折射角I2I1,當(dāng)I1大至某一角度I0時(shí),I2=90如果大于I0,如I3就形成了全反射現(xiàn)象,我們把I0叫全反射的臨界角. N1.SinI0 = N2.Sin900 (I2) SinIO = n2 /n1 = 1/1.49 = 0.67, I0 = 42O 2.網(wǎng)點(diǎn)散光現(xiàn)象(分光) 網(wǎng)點(diǎn)就是在導(dǎo)光板下平面制造的,按一定規(guī)律分布的網(wǎng)狀小凸(凹)點(diǎn). 當(dāng)光線(xiàn)射到網(wǎng)點(diǎn)上后,全反射現(xiàn)象被破壞,光線(xiàn)形成一束漫反射光線(xiàn)而射出導(dǎo)光板,制造出形成面光源的條件. .3.入光面結(jié)構(gòu)與光路 平面進(jìn)光 收斂作用 圓弧進(jìn)光角度不變 鋸齒面進(jìn)光 有發(fā)散作用 .四膜片的作用 1. 反射膜:反射

3、率為90%左右 把導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)折射出去的光,反射后從新回到導(dǎo)光板中,提高光能的利用率 2.擴(kuò)散膜：由PET基材和單面微珠透境結(jié) 構(gòu)組成,有霧化和校正光線(xiàn)方向的作用.透光率高的校正作用強(qiáng)，可以提高亮度透光率低的霧化作用強(qiáng)，遮蓋性好. 3.BEF(棱鏡膜) 作用 : 通過(guò)壓縮光線(xiàn)的射出角度(120 70) 提高正方向亮度增益(1.41.5).從光度學(xué)角度分析背光源的亮度及影響因素 研究可見(jiàn)光的測(cè)試，計(jì)量和計(jì)算的學(xué)科稱(chēng)為光度學(xué)，光度學(xué)所涉及的量有五種。 一.光功率P（W）每秒射到截面A的光能叫作 用于A的光功率 測(cè)量光功率的精確方法是測(cè)量積分球被光線(xiàn)射入后的溫升。 光 . 二. 光通量（1m）描述人眼

4、視覺(jué)感受的光功率叫光通量 11m=1/683W（入=555mm）頻率為5401012HZ） =1/683W.K（入） （入=任意波長(zhǎng)） 式中K（入) 某波長(zhǎng)光線(xiàn)的視見(jiàn)函數(shù)值。 460 0.06 470 0.091 480 0.139 510 0.503 520 0.71 530 0.862 580 0.87 610 0.503 620 0.381 630 0.265 650 0.107 .三.照度EV(LX)一個(gè)被光照射面上的照明強(qiáng)弱叫照度 式中- 立體角的單位為球面度sr封閉面所包含的空間為立體角整個(gè)球面（空間） = 4r = 4(sr) 1sr =(當(dāng)所截取的球面面積/r2=1時(shí))任意球面

5、的立體角=4sin2/ 2EV =四.發(fā)光強(qiáng)度IV(cd):描述點(diǎn)光源在某方向發(fā)光強(qiáng)弱 IV =d ddAdd1lm1sr 1cd= r2 11x = 1lm/m2.射束角與對(duì)應(yīng)的立體角（角度與球面度的面關(guān)系）角 度 360 180 120 90 6040 30 20 球面度 12.566 6.283 3.14 1.84 0.842 0.379 0.214 0.095 五:亮度LV(cd/m2)面光源給定方向，單位投射面積的發(fā)光強(qiáng)度LV = = = 應(yīng)用舉例：有一種蘭色芯片，波長(zhǎng)為470nm，標(biāo)稱(chēng)亮度為11mW，求此芯片的發(fā)光強(qiáng)度IV?解： IV = =4sin2 =0.218cd d A.d

6、 d A.cosd Iv A 683K(V)w 683x0.091x11x10-3 60 2.背光源的亮度及其影響因素 一：影響背光源亮度的主要因素有： 1.光源的亮度。 2.光源的顏色。 3.導(dǎo)光板的轉(zhuǎn)換效率 。a.導(dǎo)光板的形狀。 c.導(dǎo)光板的網(wǎng)紋設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量。 b.導(dǎo)光板的材質(zhì)。 d.導(dǎo)光板的表面粗糙度。 e.導(dǎo)光板的注塑參數(shù)。 4.背光源的結(jié)構(gòu)形式 5.膜片的選擇（反射率，透過(guò)率，亮度增益） .二.背光源的亮度估算公式. 當(dāng)背光源的亮度均勻性L(fǎng)75%時(shí)，背光源的最低點(diǎn)亮度 式中：=1 . 2 .3 .4 .5 .6Lv min = 10 IV （cd/m） B = 0.4 W = 0.

7、5 1 顏色系數(shù) YG = 0.2 G(R) = 0.3 2 膜片系數(shù) 一擴(kuò)=1. 二擴(kuò)=1.21.3 三擴(kuò)=1.31.4 兩擴(kuò)+ BEF=1.41.8 兩擴(kuò)+ 兩BEF=1.82.5 3 導(dǎo)光板形狀系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)平板式3=1 邊緣有框 ， 鉤， 凸耳的導(dǎo)光板=0.50.8.A . 4 出光面數(shù)系數(shù)：?jiǎn)蚊娉龉?=1，雙面出光=0.7 5 單個(gè)LED電流系數(shù)：短波光 (入540 ) 15mA5=1 20mA5=1.3長(zhǎng)波光（入570）10mA5=1 15mA5=1.5 6 產(chǎn)品類(lèi)型系數(shù):一般底側(cè)光6=1彩屏手機(jī)主屏6=1.51.6, 副屏6=1.2 IV 單顆LED的發(fā)光強(qiáng)度(mcd) IF = 2

8、0mA時(shí), A 發(fā)光區(qū)面積(mm) .式中： 背光源的光效率 一般側(cè)光CCFL =0.20.1 TFT-CCFL 三擴(kuò)=0.50.1 二擴(kuò)一BEF =0.650.1 二擴(kuò)二BEF =0.850.1 d. 燈管外徑(mm) L. 燈管發(fā)光段長(zhǎng)度(mm) LV1.燈管亮度(cd/m) S背光源發(fā)光區(qū)面積（mm） .dL.LV1 Lv= A Cd/m2 CCFL類(lèi)背光源的亮度估算公式 本內(nèi)容到此結(jié)束,謝謝大家參與.背光源所涉及的電學(xué)知識(shí) 一：歐姆定律： R = U/I（U = IR，I = U/R） 式中： R 電阻 單位為 U 電壓 單位為V I 電流 單位為A（103 mA = A） 二： 電阻

9、的串聯(lián)與并聯(lián) 串聯(lián)：n (n2)個(gè)元器件首尾聯(lián)成一串，構(gòu)成一個(gè)用電回路的電子線(xiàn)路。 并聯(lián)：n (n2)元器件首端和末端分別相聯(lián)，構(gòu)成幾個(gè)用電回路的電子線(xiàn)路。 混聯(lián)：在一個(gè)電子線(xiàn)路中，既有并聯(lián)，又有串聯(lián)。.RC R2R3 由R1.R2兩個(gè)電阻并聯(lián)后的總電阻Rb=1/ R1+1/ R2= (R1+ R2)/ R1 R2若R1=2, R2=3 則Rb = 1/2+1/3 = 5/6 = 0.83Rb R1R2R1混聯(lián)分： 先并后串 先串后并 由R1.R2.R3.三個(gè)電阻串聯(lián)后的總電阻RC=R1+R2+R3 .三.電阻器的阻值和功率 電阻器是最常見(jiàn)的電子元器件,它在電路中起阻礙電流通過(guò)的作用, 電陰器

10、的外形有許多種,背光源中一般使用的是貼片式電阻器,(也叫無(wú)引線(xiàn)電阻器)常用的有0603和0805兩種封裝形式. 0603是指電阻器的長(zhǎng)度為0.06，寬度為0.03，約等于1.60.8mm, ( 1 = 25.4mm )電阻器的阻值系列是(1.0; 1.2; 1.5 ; 1.8; 2.0; 2.2; 2.4; 2.7;3.0;3.3; 3.6; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 5.6; 6.2; 6.8; 7.5; 8.2; 9.1) 10n電阻器的阻值偏差通常為5%. 所有的電阻器都是有功率限制的,如使用時(shí)超過(guò)功率,就會(huì)過(guò)渡發(fā)熱或燒毀,0603電阻器的功率為1/16W, 0805為1/

11、10W.功率P的計(jì)算: P = U I = V/R = IR(W) .式中:U加在電阻兩端的電壓； （ V ） I從電阻中流過(guò)的電流； （ A ）R電阻的實(shí)際陰值； （）四加深對(duì)LED的認(rèn)識(shí)。 我們知道，物質(zhì)按導(dǎo)電性能可以分為導(dǎo)體和絕緣體，而界于這兩者之間的就是半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體家族中，LED屬于化合物半導(dǎo)體，（如 GaP; AIGaINp; InGaN等）它們與其它半導(dǎo)體相比具有通電能發(fā)光，正向?qū)妷狠^高，抗靜電能力較差等特性。 LED的分類(lèi)： 按封裝形式分 芯片（晶片，裸晶）Chips 二極燈（二極管）Lamp芯片的環(huán)氧封裝 貼片（貼片發(fā)光二極管）SMD 頂發(fā)光（PCB封裝）側(cè)發(fā)光（支架封

12、裝） .按材料類(lèi)別分 無(wú)N材料 有N VF2V（1.82.5）入P560mm二,三元素的(最基本的性能)四元素的(亮度高,發(fā)光角度小,過(guò)載能力差) （GaN）VF3V（2.64V）入p540mm紅寶石襯底R(shí)uby/InGaN（最好加反向二極管）碳化硅襯底Sic/GaN(抗靜電能力強(qiáng)，成本較高)LED的主要電性參數(shù)及設(shè)計(jì)使用值： ：正向電壓VF（V）：參數(shù)測(cè)試值20mA 無(wú)N（YG.Y.O.A.R） VF =1.82.5V; (1.82.2V) 有N ( G . B . W) VF = 2.64V;(2.83.6): 正向電流 I F (mA)參數(shù)測(cè)試值 I F =20mA 設(shè)計(jì)值: 有N 15

13、20mA無(wú)N 8 12mA.:反向電壓Vr (V)一般為5V設(shè)計(jì)值: 無(wú)N 5V 有N 無(wú)反向二極管 ( 4V )有反向二極管且無(wú)電阻0.8V:反向電流 I r (mA)一般0.1mA 生產(chǎn)控制0.01mA/每支路 有反向二極管且串有電阻的 IR=（Vr- 0.7)/R 五從產(chǎn)品型號(hào)到電路圖及主要電參數(shù) 公司背光源的型號(hào)（LED類(lèi)底光、側(cè)光）是由LED的數(shù)量、接線(xiàn)方式及發(fā)光顏色等情況而得名的，那么有了型號(hào)之后就可以逆變出該型號(hào)的電路圖及主要電參數(shù)。.如DGX-0802W-7X的電路圖只可能是：計(jì)算步驟： 求產(chǎn)品LED總數(shù)N=8X2=16個(gè) 求每串LED個(gè)數(shù)n1=73=2 求并聯(lián)數(shù)n2=162=8 求總電流IF=815=120mA 求電阻的阻值R=（7-2VF）/0.12=？ 求電阻的功率P=0.12(7-2VF) =0.12R.六:背光源的電性測(cè)試定電壓與定電流背光源的供電方式有兩種： 一種是固定電壓(恒壓源)