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提高LED封裝與導(dǎo)光板之間的耦合效率與側(cè)入式LED背光模組

2011-02-17

                                    提高LED封裝與導(dǎo)光板之間的耦合效率與側(cè)入式LED背光模組
　　側(cè)入式背光模組的主要缺點(diǎn)是：（1）LED封裝與導(dǎo)光板的耦合效率（coupling efficiency）還可以提高；（2）應(yīng)用于大尺寸時(shí)具有挑戰(zhàn)性；（3）不能進(jìn)行局域控制（local dimming）。
　　2.0、傳統(tǒng)的側(cè)入式LED背光模組
　　傳統(tǒng)的側(cè)入式LED背光模組的結(jié)構(gòu)包括，LED光源設(shè)置在導(dǎo)光板的側(cè)面，導(dǎo)光板的底面上形成網(wǎng)點(diǎn)。LED封裝發(fā)出的光耦合進(jìn)入導(dǎo)光板，通過(guò)反射片和網(wǎng)點(diǎn)的反射和散射，向液晶屏方向傳播。
　　對(duì)于傳統(tǒng)的側(cè)入式LED背光模組，LED芯片發(fā)出的光不能全部進(jìn)入導(dǎo)光板，一方面，一部分光（大角度的光，約20%-30%,取決于封裝結(jié)構(gòu)）由于全內(nèi)反射而不能從LED封裝的出光表面射出。另一方面，即使已經(jīng)從LED封裝出光表面射出的光，一部分光由于導(dǎo)光板入光表面的反射，而不能進(jìn)入導(dǎo)光板，如圖1所示。LED封裝和導(dǎo)光板之間的耦合方式和效率需要進(jìn)一步提高。
　　2.1、提高LED封裝與導(dǎo)光板之間的耦合效率
　　為了使得LED芯片發(fā)出的光全部進(jìn)入導(dǎo)光板，采用透明膠210把LED封裝102的出光表面粘在導(dǎo)光板的入光表面，見(jiàn)圖2.由于LED封裝的硅膠、透明膠、導(dǎo)光板的折射系數(shù)基本上相同，因此，在LED封裝的出光表面處基本上沒(méi)有全內(nèi)反射，在導(dǎo)光板入光表面處也基本上沒(méi)有反射，LED芯片發(fā)出的光基本上全部進(jìn)入導(dǎo)光板，耦合效率提高，基本達(dá)到100%.另外，由于沒(méi)有全內(nèi)反射，LED芯片發(fā)出的大角度的光也進(jìn)入導(dǎo)光板，易于達(dá)到亮度的均勻性。

　　優(yōu)勢(shì)：（1） LED封裝和導(dǎo)光板之間的耦合效率提高。
　　（2）LED封裝的出光效率（extraction efficiency）提高約20%-30%.
　　（3）每個(gè)LED封裝產(chǎn)生的熱量減少約8% - 13%.
　　（4）保證同樣亮度的情況下，所用的LED封裝的數(shù)量約減少16%-23%,降低成本。
　　（5）LED背光模組產(chǎn)生的總熱量約減少23% - 33%.
　　（6）能量消耗約減少16%-23%.
　　（7）LED封裝的出光角度加大。
　　2.2、適用于大尺寸電視的帶V型槽的導(dǎo)光板
　　帶有V型槽的導(dǎo)光板的側(cè)入式LED背光模組使得LED背光源應(yīng)用于任意大尺寸的顯示屏，而無(wú)需采用更高亮度的LED芯片。
　　導(dǎo)光板401的頂部的中間部位形成V型槽402,并在導(dǎo)光板的底部與V型槽對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置LED光源408b.使得LED光源發(fā)出的光425向上傳播時(shí)，被V型槽402全內(nèi)反射，從而向?qū)Ч獍鍌?cè)面?zhèn)鞑ィ?jiàn)圖3a和3b.LED光源粘在導(dǎo)光板的底部，增加光取出效率。
 
展示V型槽402a、402b和402c成十字形設(shè)置的實(shí)施例，可以用于大尺寸的背光源。
  　
　　優(yōu)勢(shì)：（1）適用于任意大尺寸的顯示屏。
　　（2） 薄型化。SMD形式的LED封裝的厚度可以做到0.7mm,PCB厚度可以做到1mm,因此，LED背光模組的厚度只比傳統(tǒng)的側(cè)入式LED背光模組的厚度增加1.7mm.
　　（3）LED封裝的光取出效率高。
　　（4）散熱較好。
　　（5）LED封裝的出光角度加大。
　　2.3、減少使用LED封裝數(shù)量的無(wú)導(dǎo)光板的側(cè)入式LED背光模組
　　沒(méi)有導(dǎo)光板的側(cè)入式LED背光模組的一個(gè)實(shí)施例：在一側(cè)設(shè)置LED光源205,與其相對(duì)的是側(cè)反光片204b,在主反光片204a和側(cè)反光片204b上形成網(wǎng)點(diǎn)203,調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和分布，使得亮度分布均勻，圖4a.
 
展示在兩側(cè)設(shè)置LED光源405a和405b,且傾斜成一角度409.網(wǎng)點(diǎn)403形成在主反光片404上。

　　優(yōu)勢(shì)：（1）沒(méi)有導(dǎo)光板以及光在導(dǎo)光板中的衰減，因此，減少使用的LED封裝的數(shù)量。
　　（2）減少產(chǎn)生的熱量。
　　（3）減低成本。
　　（4）減輕重量。
　　3、直下式LED背光模組
　　直下式LED背光模組的主要缺點(diǎn)之一是：與側(cè)入式LED背光模組相比較，厚度較大。