本文選題：背光透鏡 + LED��； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：與傳統(tǒng)光源相比,LED(發(fā)光二極管,Light Emitting Diode)光源在各個(gè)重要參數(shù)方面均有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。在液晶電視背光領(lǐng)域,LED背光源具有節(jié)能、高光效、長(zhǎng)壽命、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),全面取代CCFL(冷陰極管)背光源,成為背光領(lǐng)域的核心。高質(zhì)量、高品味的LED背光源在市場(chǎng)上往往供不應(yīng)求,因此針對(duì)LED光源設(shè)計(jì)背光源對(duì)于液晶電視的發(fā)展有著積極推進(jìn)的意義。LED光源大多為朗伯發(fā)光源,其主要的光通量集中于光源正上方的較小角度范圍內(nèi),如果直接應(yīng)用在背光源中,將會(huì)導(dǎo)致視覺體驗(yàn)較差,光學(xué)品味低等問題,因此需要與LED光源相配合的光學(xué)組件對(duì)光源的光通量分布進(jìn)行二次配光。而直下式LED背光透鏡可對(duì)LED光源進(jìn)行二次配光,屬于近場(chǎng)的非成像光學(xué)范疇。目前行業(yè)內(nèi)在背光透鏡光學(xué)設(shè)計(jì)方面大多采用試錯(cuò)調(diào)試方法,其精準(zhǔn)度和效率均有待改善。文中針對(duì)目前業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)問題,研究了多種背光透鏡的設(shè)計(jì)方案,包括一種偏微分方程求解自由曲面設(shè)計(jì)方案及一種LightTools優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,也創(chuàng)新性的描述了設(shè)計(jì)表法設(shè)計(jì)背光透鏡的方案,對(duì)于設(shè)計(jì)效率和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)有著重要意義。文中描述了三種背光透鏡的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)并成功量產(chǎn)了四款背光透鏡,包括三款不同方案的折射式背光透鏡和一款反射式背光透鏡。首先,文中研究了前人提出的偏微分方程解自由曲面的思路,結(jié)合筆者在背光透鏡方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出一套通過偏微分方程求解背光透鏡自由曲面的方法。其次,由于LightTools軟件的優(yōu)化功能較為完善,筆者為提高背光透鏡設(shè)計(jì)的便捷性,結(jié)合LightTools軟件的優(yōu)點(diǎn)提出了建模、仿真、優(yōu)化一體的背光透鏡設(shè)計(jì)方法。最后,為了解決試錯(cuò)法的繁雜問題,筆者結(jié)合SolidWorks軟件建模的便利性和Excel軟件的編輯功能提出了設(shè)計(jì)表法設(shè)計(jì)背光透鏡方案,并用設(shè)計(jì)表法成功設(shè)計(jì)并量產(chǎn)背光行業(yè)內(nèi)最主要的兩種類型的背光透鏡:折射式背光透鏡和反射式背光透鏡。針對(duì)設(shè)計(jì)最易出現(xiàn)的三個(gè)問題(角度、黃斑、照度光斑均勻度)分別做出了優(yōu)化解決方案,設(shè)計(jì)結(jié)果在產(chǎn)品驗(yàn)證中滿足設(shè)計(jì)要求。文中案例三中提出的折射式背光透鏡能夠應(yīng)用于32英寸背光模組,燈珠排列方式為2*6,模組厚度為30mm,相對(duì)于市場(chǎng)比較成熟的3*6的排列方案節(jié)省了1/3的燈條使用成本,并且滿足超過75%的亮度均勻度要求,目前已經(jīng)開始在市場(chǎng)上批量生產(chǎn)。
[Abstract]:Compared with the traditional light source, LED (Light emitting Diode) light source has a leading advantage in every important parameter. In the field of LCD TV backlight, LED backlight has the advantages of energy saving, high light efficiency, long life, green environmental protection and so on. It has become the core of backlight field by replacing CCFLL (cold cathode tube) backlight. The high quality and high taste LED backlight is often in short supply in the market. Therefore, the backlight design for the LED light source has positive significance for the development of LCD TV. Its main luminous flux is concentrated in the small angle range directly above the light source. If it is directly applied to the backlight, it will lead to poor visual experience, low optical taste and other problems. Therefore, the luminous flux distribution of the light source needs to be redistributed by the optical module which is compatible with the LED light source. The straight-down LED backlight lens can redistribute the light to the LED light source, which belongs to the near-field non-imaging optics category. At present, the optical design of backlight lens in industry mostly adopts trial and error debugging method, its precision and efficiency need to be improved. Aiming at the current design problems in the industry, several design schemes of backlight lens are studied in this paper, including a design scheme for solving free surface with partial differential equation and an optimal design scheme for LightTools. The scheme of designing backlight lens by table method is also described innovatively, which is of great significance to the design efficiency and detail design. Three design methods of backlight lens are described in this paper. Four backlight lenses are designed and produced successfully, including three refraction backlight lenses with different schemes and one reflective backlight lens. First of all, this paper studies the idea of solving free surface of partial differential equation proposed by predecessors, and sums up a set of methods for solving free surface of backlight lens by partial differential equation combined with the author's design experience in backlight lens. Secondly, because the optimization function of LightTools software is relatively perfect, in order to improve the convenience of backlight lens design, combining the advantages of LightTools software, the author puts forward a design method of backlight lens which integrates modeling, simulation and optimization. Finally, in order to solve the complicated problem of trial and error method, combining the convenience of SolidWorks software modeling and the editing function of Excel software, the author puts forward a design table method to design backlight lens. Two main types of backlight lenses in backlight industry are successfully designed and mass-produced by the design table method: refraction backlight lens and reflective backlight lens. According to the three problems (angle, macula, illuminance uniformity), the optimal solution is made, and the design results meet the design requirements in product verification. The refraction backlight lens proposed in case 3 can be applied to the 32 inch backlight module, the lamp bead arrangement is 2 / 6, and the module thickness is 30 mm. Compared with the more mature arrangement of 3X6 in the market, it saves a third of the cost of using the lamp strip. And meet the requirement of more than 75% brightness uniformity, has begun to mass production in the market.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN949.192;TN312.8

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本文編號(hào)：1936566