CN102073166B - 一种利用太阳光线的节能液晶电视 - Google Patents

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一种利用太阳光线的节能液晶电视，属于液晶电视背光源技术领域。包括万向采光聚光板、聚光导光光纤束、光线聚合耦合器、散光导光光纤束、液晶面板模组、安装背架；万向采光聚光板(1)万向采光聚光器安装在蜂窝状万向采光聚光板(14)上，光线聚合耦合器(3)固定在安装背架(6)上；聚光导光光纤束(2)是将采光聚光器汇聚的太阳光强光传导到光线聚合耦合器(3)上的导光光纤，光线聚合耦合器(3)的作用是将初级直径较粗的光线束聚合成更细的光线束，由散光导光光纤束(4)将光线传导入液晶显示器模组(5)导光板的后面。优点在于，不仅节省电力，而且太阳光具有100％的显色指数，使液晶电视的色域更宽广，色彩更完美。

Description

一种利用太阳光线的节能液晶电视
技术领域
本发明属于液晶电视背光源技术领域，特别是提供了一种利用太阳光线的节能液晶电视。在白天有阳光时，可以完全或部分替代现有液晶电视的CCFL灯管、LED、OLED背光源，适用于白天观看的室内外液晶电视。 
背景技术
白天观看电视的时间成上升趋势，节假日、周六、周日有大量的人员是在家中度过的，观看电视已经成为人们生活中必不可少的一部分，暑假中的学龄期学生更是大量滞留的家中一样，每天观看电视的时间也很长。2020年中国将进入老龄化社会，留在家中的老人会越来越多，家庭电视的电消耗量成逐年增长的趋势。再好的光源也比不上太阳光，如何更好地利用太阳光一直是学术界研究的重大课题。光纤作为一种导光材料，早已被掌握，尤其是在医学照明和医学微创手术方面，已取得令人瞩目的巨大成就，但光纤用于照明基本上仍停留在景观照明、景观装饰等领域。阳光不仅是所有植物光和作用的能量来源，而且具有其他光源无可比拟的连续光谱，显色指数是100％，采用太阳光作为背光源，可以是液晶电视的色彩还原接近自然色彩，实现真正的高色域电视。 
本发明提出了一种利用太阳光作为液晶电视背光源的一种方法。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳光线的节能液晶电视，利用太阳光的光线作为液晶电视的补充背光源，以减少液晶电视背光源对电力的消耗。 
本发明的核心是利用万向采光聚光板将太阳光光线汇聚成一束或多束更强、更亮的光线束，一束或多束光线束通过聚光导光光纤将光线传导进入光线聚合耦合器后，再转换汇聚成更细、更亮的光线束，更细、更亮的光线束，再经多股更细的导光光纤将光线传递到液晶模组导光板的后面，光线经导光板、棱镜和匀光板后，实现对液晶面板玻璃的照明，使液晶电视在有外界太阳光线时，完全或部分替代CCFL灯管或LED灯光源，减少对电力的消耗并实现液晶显示器的高亮度。 
本发明包括万向采光聚光板1、聚光导光光纤束2、光线聚合耦合器3、散光导光光纤束4、液晶面板模组5、安装背架6。万向采光聚光板1由1～4000个万向采光聚光器组成，万向采光聚光器安装在蜂窝状万向采光聚光板14上，光线聚合耦合器3固定在安装背架6上，安装背架6固定在液晶面板模组5背面的背板上。聚光导光光纤束2是将采光聚光器汇聚的太阳光强光传导到光线聚合耦合器3上的导光光纤，光线聚合耦合器3的作用是将初级直径较粗的光线束聚合成更细的光线束，由散光导光光纤束4将光线传导入液晶显示器模组5导光板的后面。光线聚合耦合器的数量范围为1～20个，采用多个能够减少导光光纤束的直径，进而减少液晶显示器模组的厚度。 
光线聚合耦合器是将太阳光光线耦合进入次级细径导光光纤的中继连接装置，为提高光源的利用率，减少光线因反射造成的光损失，光线聚合耦合器的内壁镀有高反射 膜，光线聚合耦合器可以根据自聚焦透镜的原理设计，也可以根据照明光学原理设计，光线聚合耦合器的光源入口直径大于光线出口的直径2～64倍，能够确保小于光纤入射角被反射的光线经光线聚合耦合器内壁镀膜一次或多次反射后，再次进入散光导光光纤束，经散光导光光纤束传导进入液晶面板模组。 
本发明采用自聚焦透镜方式设计的光线聚合耦合器，如图2所示。采用透镜组设计的光线聚合耦合器，如图3所示。光线聚合耦合器由聚光导光光纤束连接装置10，光线聚合耦合器外壳7，透镜组11，散光导光光纤束连接装置9组成，光线聚合耦合器固定在安装背架6上，安装背架6固定在液晶面板模组背面的背板上。光线聚合耦合器外壳7是连接聚光导光光纤束2、散光导光光纤束4和透镜组11的悬挂固定的装置，光线聚合耦合器3内部是两边带螺纹的圆筒形，内壁镀有反射膜，以减少内壁对光线的吸收，增加光线的利用率，两头是聚光导光光纤束2和散光光纤束4的入口，并经聚光导光光纤连接装置10和散光导光光纤连接装置9将分别将聚光导光光纤束2和散光导光光纤束4固定在光线聚合耦合器上。光线聚合耦合器内壁镀反射膜的目的是将初级光纤束散射的光线和光线聚合耦合器内壁、透镜、出光光纤束散射、反射的光线再次汇聚并导入次级细径导光光纤束，以增加光线的利用率。透镜组或自聚焦透镜是将入射的直径较粗的光线转化为直径较细的光线的装置。光线聚合耦合器外壁有散热片，光线聚合耦合器对聚合的强光和光线聚合耦合器本身有冷却作用。 
万向采光聚光板由1～4000个万向采光聚光器组成，万向采光聚光器安装在蜂窝状万向采光聚光板14上。万向采光聚光器是将大面积的阳光光线汇聚成一束直径为0.5～200mm更强、更亮的光线束的装置，万向采光聚光器由抛物镜或球镜、平凸透镜、凸透镜构成，抛物镜或球镜采集太阳光，抛物镜或球镜采集的太阳光经平凸透镜、凸透镜后将太阳光汇聚成直径为0.5～200mm的光线后，汇聚的太阳光线再进入聚光导光光纤，如图4、图5所示，蜂窝状万向采光聚光板14由安装在上面的1～4000个万向采光聚光器组成。支撑板15通过螺栓16与蜂窝状万向采光聚光板14相连接，如图6所示。万向采光聚光器可以将各种角度的太阳光的光线汇聚成一束直径更小、更亮的光线，光线束导入一根或多根初级粗径导光光纤，形成一根或一束传递太阳光的导光光纤束。 
本发明的万向采光聚光板可以由一个大于或等于液晶面板模组显示面积的采光聚光器组成，也可以是由1～6000个微型万向采光聚光器再组成类似蜂窝状的大尺寸的采光聚光板。 
1～8000个万向采光聚光器组成的万向采光聚光板，在底部的光线汇聚点由100～8000根聚光导光光纤将采光聚光板采集的太阳光，由聚光导光光纤导出，在万向采光聚光板的后面组成一束100～8000根导光光纤束，由聚光导光光纤束将采集的太阳光线导入光线聚合耦合器。 
聚光导光光纤束是传递万向采光板汇聚光线的导光光纤束，为减少光线在导光光纤内部传输过程中的损失，聚光导光光纤单根的直径可以选择在0.5～6mm的之间，塑料光纤、玻璃光纤均可以使用，玻璃光纤的光损较少，但玻璃光纤的价格较贵。 
散光导光光纤束是把在光线聚合耦合器内变得更细径的光线传导到液晶显示器模组的光纤束，光线经光线聚合耦合器后，光线束的直径进一步缩小，光线的亮度进一步增加，选用细径导光光纤组成传导光的光纤束的目的是减少光纤束的直径，以减少对空间的占用。散光导光光纤束光纤可以选用塑料光纤，也可以选择玻璃光纤，考虑到液晶模组的厚度，光纤束内光纤的直径应选择的细一些，直径选择范围应在0.1～2mm之间，过大会使光纤束的直径过大，增加模组的厚度，但过小也会增加光线在光纤传导过程中的光损失。 
聚光导光光纤束和散光导光光纤束都是将太阳光的光线导入液晶模组的导光载体，在与光线耦合器相连接端是紧密堆积在一起的，聚光和散光散光导光光纤束紧密端的端面与光线的入射角是垂直的，为提高反射光经耦合器膜折射后再进入光纤的光的利用率，使反射、折射光线也能完全收集并限制在光纤内传输，选用的导光光纤的入射光线孔径角越大，导光光纤的采集和接受光能力越强，光的损失越小。 
液晶面板模组是光源光线经导光光纤传导进入液晶模组背光源部分的支撑载体，如图7所示，液晶面板模组受光面均匀插入了导光光纤。 
本发明的优点在于，不仅可以节省电力，而且太阳光具有100％的显色指数，由此可以使液晶电视的色域更宽广，色彩更完美。 
附图说明
图1为太阳光线的节能液晶电视的示意图。其中，万向采光聚光板1、聚光导光光纤束2、光线聚合耦合器3、散光导光光纤束4、液晶面板模组5、安装背架6。 
图2为自聚焦透镜式的光线聚合耦合器的示意图。其中，聚光导光光纤束连接装置10、光线聚合耦合器外壳7、自聚焦透镜8、散光导光光纤束连接装置9。 
图3为透镜设计的光线聚合耦合器的示意图。其中，透镜组11。 
图4为抛物镜组成的采光聚光板示意图。其中，抛物镜万向采光聚光器12、蜂窝状万向采光聚光板14。 
图5为球镜组成的采光聚光板示意图。其中，球镜万向采光聚光器13、蜂窝状万向采光聚光板14。 
图6为采光聚光板支撑示意图。其中，支撑板15、螺钉16。 
图7为光线经导光光纤传导进入液晶模组背光源的示意图，其中，聚光导光光纤束2、光纤聚合耦合器3、散光导光光纤束4、液晶面板模组5。 
具体实施方式
图1～图7为本发明的具体实施方式。 
本发明包括万向采光聚光板1、聚光导光光纤束2、光线聚合耦合器3、散光导光光纤束4、液晶面板模组5、安装背架6。万向采光聚光板1由1～4000个万向采光聚光器组成，万向采光聚光器安装在蜂窝状万向采光聚光板14上，光线聚合耦合器3固定在安装背架6上，安装背架6固定在液晶面板模组5背面的背板上。聚光导光光纤束2是将采光聚光器汇聚的太阳光强光传导到光线聚合耦合器3上的导光光纤，光线聚合耦合器3的作用是将初级直径较粗的光线束聚合成更细的光线束，由散光导光光纤束4将光线传导入液晶显示器模组5导光板的后面。光线聚合耦合器的数量范围为1～20个， 采用多个能够减少导光光纤束的直径，进而减少液晶显示器模组的厚度。 
光线聚合耦合器是将太阳光光线耦合进入次级细径导光光纤的中继连接装置，为提高光源的利用率，减少光线因反射造成的光损失，光线聚合耦合器的内壁镀有高反射膜，光线聚合耦合器可以根据自聚焦透镜的原理设计，也可以根据照明光学原理设计，光线聚合耦合器的光源入口直径大于光线出口的直径2～64倍，能够确保小于光纤入射角被反射的光线经光线聚合耦合器内壁镀膜一次或多次反射后，再次进入散光导光光纤束，经散光导光光纤束传导进入液晶面板模组。 
本发明采用自聚焦透镜方式设计的光线聚合耦合器，如图2所示。采用透镜组设计的光线聚合耦合器，如图3所示。光线聚合耦合器由聚光导光光纤束连接装置10，光线聚合耦合器外壳7，透镜组11，散光导光光纤束连接装置9组成，光线聚合耦合器固定在安装背架6上，安装背架6固定在液晶面板模组背面的背板上。光线聚合耦合器外壳7是连接聚光导光光纤束2、散光导光光纤束4和透镜组11的悬挂固定的装置，光线聚合耦合器3内部是两边带螺纹的圆筒形，内壁镀有反射膜，以减少内壁对光线的吸收，增加光线的利用率，两头是聚光导光光纤束2和散光光纤束4的入口，并经聚光导光光纤连接装置10和散光导光光纤连接装置9将分别将聚光导光光纤束2和散光导光光纤束4固定在光线聚合耦合器上。光线聚合耦合器内壁镀反射膜的目的是将初级光纤束散射的光线和光线聚合耦合器内壁、透镜、出光光纤束散射、反射的光线再次汇聚并导入次级细径导光光纤束，以增加光线的利用率。透镜组或自聚焦透镜是将入射的直径较粗的光线转化为直径较细的光线的装置。光线聚合耦合器外壁有散热片，光线聚合耦合器对聚合的强光和光线聚合耦合器本身有冷却作用。 
也可以在不考虑液晶显示器厚度的前提下，省略光线聚合耦合器3和散光导光光纤束4，直接利用聚光导光光纤束2跟液晶面板模组5相连接。 

Claims (7)

1.一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，包括万向采光聚光板(1)、聚光导光光纤束(2)、光线聚合耦合器(3)、散光导光光纤束(4)、液晶面板模组(5)、安装背架(6)；万向采光聚光板(1)由1～4000个万向采光聚光器组成，万向采光聚光器安装在蜂窝状万向采光聚光板(14)上，光线聚合耦合器(3)固定在安装背架(6)上；安装背架(6)固定在液晶面板模组(5)背面的背板上，聚光导光光纤束(2)是将采光聚光器汇聚的太阳光强光传导到光线聚合耦合器(3)上的导光光纤，光线聚合耦合器(3)的作用是将初级直径较粗的光线束聚合成更细的光线束，由散光导光光纤束(4)将光线传导入液晶显示器模组(5)导光板的后面；光线聚合耦合器的数量范围为1～20个，采用多个能够减少导光光纤束的直径，进而减少液晶显示器模组的厚度；
所述的光线聚合耦合器是将太阳光光线耦合进入次级细径导光光纤的中继连接装置，光线聚合耦合器的内壁镀有高反射膜，光线聚合耦合器的光源入口直径大于光线出口的直径2～64倍，能够确保小于光纤入射角被反射的光线经光线聚合耦合器内壁镀膜一次或多次反射后，再次进入散光导光光纤束，经散光导光光纤束传导进入液晶面板模组。
2.如权利要求1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的光线聚合耦合器由聚光导光光纤束连接装置(10)，光线聚合耦合器外壳(7)，透镜组(11)，散光导光光纤束连接装置(9)组成；光线聚合耦合器外壳(7)是连接聚光导光光纤束(2)、散光导光光纤束(4)和透镜组(11)的悬挂固定的装置，光线聚合耦合器(3)内部是两边带螺纹的圆筒形，内壁镀有反射膜，以减少内壁对光线的吸收，增加光线的利用率，两头是聚光导光光纤束(2)和散光光纤束(4)的入口，并经聚光导光光纤连接装置(10)和散光导光光纤连接装置(9)将分别将聚光导光光纤束(2)和散光导光光纤束(4)固定在光线聚合耦合器上；光线聚合耦合器内壁镀反射膜的目的是将初级光纤束散射的光线和光线聚合耦合器内壁、透镜、出光光纤束散射、反射的光线再次汇聚并导入次级细径导光光纤束，以增加光线的利用率；透镜组或自聚焦透镜是将入射的直径较粗的光线转化为直径较细的光线的装置；光线聚合耦合器外壁有散热片，光线聚合耦合器对聚合的强光和光线聚合耦合器本身有冷却作用。
3.如权利要求书1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的万向采光聚光器是将大面积的阳光光线汇聚成一束直径为0.5～200mm更强、更亮的光线束的装置，万向采光聚光器由抛物镜或球镜、平凸透镜、凸透镜构成，抛物镜或球镜采集太阳光，抛物镜或球镜采集的太阳光经平凸透镜、凸透镜后将太阳光汇聚成直径为0.5～200mm的光线后，汇聚的太阳光线再进入聚光导光光纤。
4.如权利要求书1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的蜂窝状万向采光聚光板(14)由安装在上面的1～4000个万向采光聚光器组成，支撑板(15)通过螺栓(16)与蜂窝状万向采光聚光板(14)相连接。
5.如权利要求书1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的万向采光聚光板由一个大于或等于液晶面板模组显示面积的采光聚光器组成，或者是由1～6000个微型万向采光聚光器再组成类似蜂窝状的大尺寸的采光聚光板。
6.如权利要求书1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的聚光导光光纤束是传递万向采光板汇聚光线的导光光纤束，聚光导光光纤单根的直径选择在0.5～6mm的之间。
7.如权利要求书1所述的一种利用太阳光线的节能液晶电视，其特征在于，所述的液晶面板模组是光源光线经导光光纤传导进入液晶模组背光源部分的支撑载体。
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