光学基本知识及其在背光源中的课件

1、 光学基本知识及其在背光源中的应用 一.光的实质是电磁波，光是一种具有波粒二象性的物质。可见光的波长 范围是400-760nm，白色是复色光。 二.几何光学基本定律： 1.直线传播定律 在均匀透明介质中。 2. 反射定律 3.折射定律 发生在两种均匀介质的分界面上。（AON=I1 入射角）=（BON=R 反射角） 折射定律:SinI1/SinI2=n1.2(折射率) 空气 n=1 ,DMMA n=1.49.PC n=1.59 两种不同折射率的物质相比较: 折射率较小的叫光疏物质. 折射率较大的叫光密物质.三.导光板中的光学现象: 1.全反射现象(传导) 当导光板内的光线射向导光板与空气的分界面

2、时,由于是光密物质射向光疏物质,折射角I2I1,当I1大至某一角度I0时,I2=90如果大于I0,如I3就形成了全反射现象,我们把I0叫全反射的临界角. N1.SinI0 = N2.Sin900 (I2) SinIO = n2 /n1 = 1/1.49 = 0.67, I0 = 42O 2.网点散光现象(分光) 网点就是在导光板下平面制造的,按一定规律分布的网状小凸(凹)点. 当光线射到网点上后,全反射现象被破坏,光线形成一束漫反射光线而射出导光板,制造出形成面光源的条件. .3.入光面结构与光路 平面进光 收敛作用 圆弧进光角度不变 锯齿面进光 有发散作用 .四膜片的作用 1. 反射膜:反射

3、率为90%左右 把导光板网点折射出去的光,反射后从新回到导光板中,提高光能的利用率 2.扩散膜：由PET基材和单面微珠透境结 构组成,有雾化和校正光线方向的作用.透光率高的校正作用强，可以提高亮度透光率低的雾化作用强，遮盖性好. 3.BEF(棱镜膜) 作用 : 通过压缩光线的射出角度(120 70) 提高正方向亮度增益(1.41.5).从光度学角度分析背光源的亮度及影响因素 研究可见光的测试，计量和计算的学科称为光度学，光度学所涉及的量有五种。 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 测量光功率的精确方法是测量积分球被光线射入后的温升。 光 . 二. 光通量（1m）描述人眼

4、视觉感受的光功率叫光通量 11m=1/683W（入=555mm）频率为5401012HZ） =1/683W.K（入） （入=任意波长） 式中K（入) 某波长光线的视见函数值。 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)一个被光照射面上的照明强弱叫照度 式中- 立体角的单位为球面度sr封闭面所包含的空间为立体角整个球面（空间） = 4r = 4(sr) 1sr =(当所截取的球面面积/r2=1时)任意球面

5、的立体角=4sin2/ 2EV =四.发光强度IV(cd):描述点光源在某方向发光强弱 IV =d ddAdd1lm1sr 1cd= r2 11x = 1lm/m2.射束角与对应的立体角（角度与球面度的面关系）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)面光源给定方向，单位投射面积的发光强度LV = = = 应用举例：有一种兰色芯片，波长为470nm，标称亮度为11mW，求此芯片的发光强度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响因素 一：影响背光源亮度的主要因素有： 1.光源的亮度。 2.光源的颜色。 3.导光板的转换效率 。a.导光板的形状。 c.导光板的网纹设计及制造质量。 b.导光板的材质。 d.导光板的表面粗糙度。 e.导光板的注塑参数。 4.背光源的结构形式 5.膜片的选择（反射率，透过率，亮度增益） .二.背光源的亮度估算公式. 当背光源的亮度均匀性L75%时，背光源的最低点亮度 式中：=1 . 2 .3 .4 .5 .6Lv min = 10 IV （cd/m） B = 0.4 W = 0.

7、5 1 颜色系数 YG = 0.2 G(R) = 0.3 2 膜片系数 一扩=1. 二扩=1.21.3 三扩=1.31.4 两扩+ BEF=1.41.8 两扩+ 两BEF=1.82.5 3 导光板形状系数，标准平板式3=1 边缘有框 ， 钩， 凸耳的导光板=0.50.8.A . 4 出光面数系数：单面出光4=1，双面出光=0.7 5 单个LED电流系数：短波光 (入540 ) 15mA5=1 20mA5=1.3长波光（入570）10mA5=1 15mA5=1.5 6 产品类型系数:一般底侧光6=1彩屏手机主屏6=1.51.6, 副屏6=1.2 IV 单颗LED的发光强度(mcd) IF = 2

8、0mA时, A 发光区面积(mm) .式中： 背光源的光效率 一般侧光CCFL =0.20.1 TFT-CCFL 三扩=0.50.1 二扩一BEF =0.650.1 二扩二BEF =0.850.1 d. 灯管外径(mm) L. 灯管发光段长度(mm) LV1.灯管亮度(cd/m) S背光源发光区面积（mm） .dL.LV1 Lv= A Cd/m2 CCFL类背光源的亮度估算公式 本内容到此结束,谢谢大家参与.背光源所涉及的电学知识 一：欧姆定律： R = U/I（U = IR，I = U/R） 式中： R 电阻 单位为 U 电压 单位为V I 电流 单位为A（103 mA = A） 二： 电阻

9、的串联与并联 串联：n (n2)个元器件首尾联成一串，构成一个用电回路的电子线路。 并联：n (n2)元器件首端和末端分别相联，构成几个用电回路的电子线路。 混联：在一个电子线路中，既有并联，又有串联。.RC R2R3 由R1.R2两个电阻并联后的总电阻Rb=1/ R1+1/ R2= (R1+ R2)/ R1 R2若R1=2, R2=3 则Rb = 1/2+1/3 = 5/6 = 0.83Rb R1R2R1混联分： 先并后串 先串后并 由R1.R2.R3.三个电阻串联后的总电阻RC=R1+R2+R3 .三.电阻器的阻值和功率 电阻器是最常见的电子元器件,它在电路中起阻碍电流通过的作用, 电阴器

10、的外形有许多种,背光源中一般使用的是贴片式电阻器,(也叫无引线电阻器)常用的有0603和0805两种封装形式. 0603是指电阻器的长度为0.06，宽度为0.03，约等于1.60.8mm, ( 1 = 25.4mm )电阻器的阻值系列是(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电阻器的阻值偏差通常为5%. 所有的电阻器都是有功率限制的,如使用时超过功率,就会过渡发热或烧毁,0603电阻器的功率为1/16W, 0805为1/

11、10W.功率P的计算: P = U I = V/R = IR(W) .式中:U加在电阻两端的电压； （ V ） I从电阻中流过的电流； （ A ）R电阻的实际阴值； （）四加深对LED的认识。 我们知道，物质按导电性能可以分为导体和绝缘体，而界于这两者之间的就是半导体，在半导体家族中，LED属于化合物半导体，（如 GaP; AIGaINp; InGaN等）它们与其它半导体相比具有通电能发光，正向导通电压较高，抗静电能力较差等特性。 LED的分类： 按封装形式分 芯片（晶片，裸晶）Chips 二极灯（二极管）Lamp芯片的环氧封装 贴片（贴片发光二极管）SMD 顶发光（PCB封装）侧发光（支架封

12、装） .按材料类别分 无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,发光角度小,过载能力差) （GaN）VF3V（2.64V）入p540mm红宝石衬底Ruby/InGaN（最好加反向二极管）碳化硅衬底Sic/GaN(抗静电能力强，成本较高)LED的主要电性参数及设计使用值： ：正向电压VF（V）：参数测试值20mA 无N（YG.Y.O.A.R） VF =1.82.5V; (1.82.2V) 有N ( G . B . W) VF = 2.64V;(2.83.6): 正向电流 I F (mA)参数测试值 I F =20mA 设计值: 有N 15

13、20mA无N 8 12mA.:反向电压Vr (V)一般为5V设计值: 无N 5V 有N 无反向二极管 ( 4V )有反向二极管且无电阻0.8V:反向电流 I r (mA)一般0.1mA 生产控制0.01mA/每支路 有反向二极管且串有电阻的 IR=（Vr- 0.7)/R 五从产品型号到电路图及主要电参数 公司背光源的型号（LED类底光、侧光）是由LED的数量、接线方式及发光颜色等情况而得名的，那么有了型号之后就可以逆变出该型号的电路图及主要电参数。.如DGX-0802W-7X的电路图只可能是：计算步骤： 求产品LED总数N=8X2=16个 求每串LED个数n1=73=2 求并联数n2=162=8 求总电流IF=815=120mA 求电阻的阻值R=（7-2VF）/0.12=？ 求电阻的功率P=0.12(7-2VF) =0.12R.六:背光源的电性测试定电压与定电流背光源的供电方式有两种： 一种是固定电压(恒压源)