CN103792002A - 一种入光效率测量装置及入光效率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种入光效率测量装置，包括具有可调狭缝单元的模拟光源，通过调节可调狭缝单元来模拟不同LED封装；可调狭缝单元一侧设置有用于承载导光板的平台；还包括位于平台上方的光亮度测量仪，光亮度测量仪用于测量导光板上某一固定点的亮度数值。通过将两次测量的亮度数值对比，得到入光效率之比。从而实现对不同LED封装对应不同厚度导光板的入光效率的定量测量评估。本发明还公开了一种入光效率测量方法。

Description

一种入光效率测量装置及入光效率测量方法

技术领域

本发明涉及一种入光效率测量装置，特别涉及一种背光模组中不同LED封装对不同导光板的入光效率测量装置及采用该测量装置测量入光效率的测量方法。

背景技术

液晶模组主要包括液晶面板和背光源。其中，背光源发出均匀的面光，光通过液晶面板传到我们的眼睛里，液晶面板的作用就是按像素对这些光进行处理，以显示图像。众所周知，液晶模组的亮度是一个比较重要的指标，而液晶面板的透过率基本固定以后，液晶模组的亮度就主要取决于背光源。请参考图1，图1为现有的背光模组的结构示意图。

背光源即BLU（Back Light Unit，也称背光模组），如图1所示，BLU包括导光板01，位于导光板01两侧的LED灯条02，位于导光板01底部的反射片03和位于导光板顶部的光学膜材04。LED灯条02发出的光线从侧面射入导光板01，由导光板01正面射出，然后经过光学膜材04的扩散和汇聚射向液晶面板。反射片03主要是将导光板01底面漏出的光反射回导光板01，提高光的使用效率。

从而可以看出，背光源的亮度主要取决于以下几个方面：

请参考图2-图5；其中图2为不同LED封装对应的亮度表；图3为导光板及其底部网点示意图；图4为光学膜材采用不同棱镜对应的增益表；图5-1和图5-2为不同LED封装对应不同厚度导光板的入光效率示意图。

1、LED灯条的亮度。

其主要由LED灯的属性决定，如图2所示：不同LED封装（LED PKG即LED package或LED封装胶）使得不同的LED灯条具有不同的亮度。

2导光板的性能。

如图3所示：不同厂家设计导光板底部网点设计能力不同，使得BLU具有不同的亮度。

3光学膜材的组合搭配。

如图4所示，固定扩散片（Diffuser），并搭配不同的棱镜片（Prism），即采用不同光学膜材组合搭配，其增益系数不同，使得从导光板出来的光被增益利用的百分比不同（图4中最后一列的百分比为相对于序号1中的棱镜片增益的比值）。

4导光板的入光效率

不同LED封装对应不同厚度的导光板，使得进入导光板能被利用的光能量不同，即不同LED封装对应不同导光板具有不同的入光效率。

通常LED封装的发光角度一般为120°～125°。图5-1和图5-2中给出了不同LED封装（发光角度均为120°）对不同厚度的导光板的入光示意图。通过对比可见，如果导光板的厚度小于或等于LED发光面的宽度，就有可能如图5-1所示，有一部分光能无法被充分利用，造成光能的浪费。因此，定量地评估不同LED封装对不同厚度导光板的入光效率就变得极为重要。

对于上述四点，第一点，LED灯条的亮度可以由LED厂家提供，可以定量控制；第二点，导光板的性能由厂家的设计能力决定，如果厂家固定，可根据其之前设计的产品做预估判定，第三点，可以由背光源测试设备定量的测量，积累不同光学膜材的增益数据库即可。然而，对于第四点，导光板的入光效率，目前现有技术中尚无装置或方法对其进行定量分析评估。

因此，如何提供一种装置，能够对不同LED封装对不同厚度导光板的入光效率进行测量评估，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够对不同LED封装对不同厚度导光板的入光效率进行测量评估的测量装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：一种入光效率测量装置，包括：

模拟光源，所述模拟光源一侧具有可调狭缝单元，所述模拟光源发出的均匀光线穿过可调狭缝单元传输给导光板；

位于所述可调狭缝单元一侧、用于承载导光板的平台；

位于所述平台上方的光亮度测量仪，所述光亮度测量仪用于测量所述导光板上某一固定点的光亮度数值。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述模拟光源包括：积分球和位于所述积分球内部的标准光源。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述积分球内部还设有挡板，所述挡板位于所述标准光源和所述可调狭缝单元之间。

所述可调狭缝单元包括：

设置在所述积分球球壁上的开口；

设置在所述开口上侧的第一狭缝调节片；

设置在所述开口下侧的第二狭缝调节片；

所述第一狭缝调节片的延伸面和第二狭缝调节片延伸面之间形成固定夹角α，所述固定夹角α的开口方向朝向所述积分球的外侧；

所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L可调。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片上均设置有螺丝道，将螺丝穿过所述螺丝道将所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片固定在所述开口上内，所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片可沿所述螺丝道移动。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述固定夹角α的角度范围包括120°-125°。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述固定点为所述导光板的中心点。

优选地，上述入光效率测量装置中，所述积分球和所述平台，至少一个高度可调。

本发明还公开了一种入光效率测量方法，包括以下步骤:

步骤1：将导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

步骤2：保持导光板不变，调节可调狭缝单元的宽度至L2；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

步骤3：计算可调狭缝单元的宽度分别为L1和L2时的光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

优选地，上述入光效率测量方法中，所述步骤1包括：

步骤101：将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L1；

步骤102：拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

优选地，上述入光效率测量方法中，所述步骤2包括：

步骤201：将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L2；

步骤202：拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

本发明还公开了一种入光效率测量方法，包括以下步骤:

步骤1：将第一导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

步骤2：保持可调狭缝单元的宽度不变，将第二导光板放置在平台上；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

步骤3：计算第一导光板和第二导光板在可调狭缝单元宽度为L1时的入光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

本发明的有益效果是：

本发明提供的入光效率测量装置，包括模拟光源，模拟光源的一侧具有可调狭缝单元，且模拟光源能够从可调狭缝单元发出均匀光线；该可调狭缝单元一侧设置有用于承载导光板的平台；还包括位于平台上方的光亮度测量仪，该光亮度测量仪用于测量位于平台上的导光板上某一固定点的亮度数值。

可知，本发明提供的入光效率测量装置，模拟光源能够从可调狭缝单元发出均匀光线，因此，该设计可模拟LED光源，进一步地，通过对可调狭缝单元的调节，可以模拟不同的LED封装。

相同的LED封装对应不同的导光板或不同的LED封装对应相同的导光板时，光亮度测量仪将会测量出不同的亮度。通过将亮度数值进行对比，可以得出两次测量之间的入光效率之比，即相对入光效率。从而实现对不同LED封装对应不同厚度导光板的入光效率的定量测量评估。

本发明提供的入光效率测量方法，通过采用上述入光效率测量装置，能够得到两次测量之间的入光效率之比，即相对入光效率。从而实现对不同光源或不同厚度导光板入光效率的定量测量评估。

附图说明

图1为现有的背光模组的结构示意图；

图2为不同LED封装对应的亮度表；

图3为导光板及其底部网点示意图；

图4为光学膜材采用不同棱镜对应的增益表；

图5-1和图5-2为不同LED封装对应不同厚度导光板的入光效率示意图；

图6为本发明实施例提供的入光效率测量装置的结构示意图；

图7为图6中可调狭缝单元的局部放大图；

图8为本发明实施例提供的可调狭缝单元的结构示意图；

图9为某一LED封装的发光角度与强度的示意图。

上图中附图标记和部件名称的对应关系为：

01导光板；02LED灯条；03反射片；04光学膜材；05网点印刷区；06网点；07留白区；08网版编号；

1积分球；11积分球支柱；2标准光源；3可调狭缝单元；31第一狭缝调节片；32第二狭缝调节片；33螺丝；34螺丝道；4平台；41平台支柱；5光亮度测量仪；6挡板；7可调节旋钮。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分较佳的实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图6，图6为本发明实施例提供的入光效率测量装置的结构示意图。

如图6所示，本发明实施例中提供的入光效率测量装置，包括模拟光源，模拟光源的一侧具有可调狭缝单元3，且模拟光源能够从可调狭缝单元3发出均匀光线，均匀光线穿过可调节狭缝单元3传输给导光板；该可调狭缝单元3一侧设置有用于承载导光板01的平台4；还包括位于平台4上方的光亮度测量仪5，该光亮度测量仪5用于测量位于平台4上的导光板01上某一固定点的亮度数值。

可知，本发明提供的入光效率测量装置，模拟光源能够从可调狭缝单元发出均匀光线，因此，该设计可模拟LED光源，进一步地，通过对可调狭缝单元的调节，可以模拟不同的LED封装。

相同的LED封装对应不同的导光板或不同的LED封装对应相同的导光板时，光亮度测量仪5将会测量出不同的亮度。通过将亮度数值进行对比，可以得出两次测量之间的入光亮度之比，即相对入光效率。从而实现对不同LED封装对应不同厚度导光板的入光效率的定量测量评估。

例如，两次测量的亮度之比为5：6，那么如果将第一次测量时的入光效率记为100%，计算得出第二次测量时的入光效率为120%。那么第二次测量就比第一次测量的入光效率增加了百分之二十。

需要说明的是，为了排除其他因素对测量结果的影响，本发明中，更换导光板01时，仅厚度可变，其它的因素，例如导光板01上方的光学膜材04和下方的反射片03均固定。

在本发明提供的一种具体实施例中，模拟光源包括积分球1和位于积分球1内部的标准光源2。标准光源2发出的光经过积分球1的均匀扩散作用，能够保证在可调狭缝单元3处出光的均匀性，因此，该设计可模拟LED光源，可调狭缝单元3即为模拟的LED光源的发光面的宽度。进一步地，通过对可调狭缝单元3的调节，改变LED光源的发光面的宽度，进而模拟不同的LED封装。

当然，模拟光源的实现，并不局限于上述实施例，只要通过一个高反射性内表面的壳体，对光源加以反射及漫射，得到均匀光强分布的光线即可。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例中，在积分球1内部还设置有挡板6，该挡板6位于标准光源2和可调狭缝单元3之间，这样可以避免标准光源2对于可调狭缝单元3的直射，进一步提高了可调狭缝单元3处出光的均匀性，进而提高了本发明测量的准确性。

挡板6的尺寸大小并不局限，优选为10cm*10cm，可对标准光源2对可调狭缝单元3的直射光进行有效遮挡；挡板6的材质也不局限，优选为挡板6的表面具有同积分球1内壁一样的高反射性涂层，例如硫酸钡涂层。

请参考图7和图8，图7为图6中可调狭缝单元的局部放大图；图8为本发明实施例提供的可调狭缝单元的结构示意图。

如图7所示，本发明一种实施例中，可调狭缝单元3包括开设在积分球1球壁上的开口，设置在开口上侧的第一狭缝调节片31和设置在开口下侧的第二狭缝调节片32。且第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32之间具有固定夹角α，该固定夹角α的开口方向朝向积分球1的外侧，第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32之间的最短距离L可调。可知，该最短距离L处为该可调狭缝单元3的出光处，即为模拟的LED光源的发光面的宽度。因此，在设计中，第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32的边缘处在垂直方向上应对齐，即最短距离L只有一种理解，就是第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32沿角度方向靠近的两个边缘处的垂直距离。

对于上述最短距离L的调节，可以通过多种方式实现，本发明提供的实施例中，上述第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32通过螺丝33设置在积分球1的开口上，第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32上均设置有螺丝道34，上述螺丝33位于螺丝道34之内，且第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32可沿该螺丝道34移动。可知，若第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32沿螺丝道34向积分球1内部移动，则该最短距离L变小，相反地，如第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32沿螺丝道34向积分球1外侧移动，该最短距离L变大。当最短距离L达到测量要求，则可通过拧紧两个螺丝33，将第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32固定。

当然也并不局限于上述实施例，还可以将上述第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32直接固定在开口上，形成两个固定片，并在两个固定片上分别贴合设置两个滑动片，则上述最短距离L便转化为两个滑动片沿角度方向靠近的两个边缘处的垂直距离，通过两个滑动片的滑动，来调节最短距离L。

请参考图9，图9为某一LED封装的发光角度与强度的示意图。

如图9所示，当LED封装的发光角度在60°以后，其发光强度急剧下降，在90°以后趋近于零，因此，厂家在设计中，一般将120°作为生产标准，120°视为LED封装的极限发光角度。然而不同厂家在各自生产过程中，均有一定的误差，生产的LED封装的发光角度一般在120°-125°之间。因此，本发明中第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32之间的固定夹角α的角度范围可在120°-125°之间选取。优选地，该固定夹角α为120°。

理论上，光亮度测量仪5可对导光板01上任一固定点进行测量，然而在实际操作中，可优选为导光板01的中心点进行测量。能够提高测量的准确性及其可参考价值。

为了进一步优化上述技术方案，本发明中，上述积分球1和平台4中，至少一个高度可调。这样在平台4上放置不同厚度的导光板时，可保证导光板与可调狭缝单元3的对应，提高测量的准确性。

为了满足平台4的高度可调，本发明中，平台4通过平台支柱41支撑，平台支柱41下方设置可调节旋钮7，通过调节该可调节旋钮7，调整平台4的高度。积分球1的高度调整同理，即积分球1通过积分球支柱11支撑，在积分球支柱11下方设置可调节旋钮7。可调节旋钮7可以通过一个可旋进旋出的螺丝实现。

本发明还提供了一种入光效率测量方法，包括以下步骤：

步骤1：将导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

其中可调节狭缝单元的宽度为第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L，即第一狭缝调节片31和第二狭缝调节片32沿角度方向靠近的两个边缘处的垂直距离。

步骤2：保持导光板不变，调节可调狭缝单元的宽度至L2；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

步骤3：计算可调狭缝单元的宽度分别为L1和L2时的光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

通过本发明提供的入光效率测量方法，能够得到两次测量之间的入光效率之比，即相对入光效率。从而实现对不同光源对相同厚度导光板入光效率的定量测量评估。

优选地，上述入光效率测量方法中，步骤1包括：

步骤101：将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L1；

步骤102：拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

优选地，上述入光效率测量方法中，步骤2包括：

步骤201：将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L2；

步骤202：拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

本发明还公开了一种入光效率测量方法，包括以下步骤：

步骤1：将第一导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

步骤2：保持可调狭缝单元的宽度不变，将第二导光板放置在平台上；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

步骤3：计算第一导光板和第二导光板在可调狭缝单元宽度为L1时的入光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

通过本发明提供的入光效率测量方法，能够得到两次测量之间的入光效率之比，即相对入光效率。从而实现对相同光源对不同厚度导光板入光效率的定量测量评估。

可知，打开标准光源后，光的强度先增强，后减弱，最后趋于平稳，因此，本发明实施例在测量过程中，为了得到更加均匀的光线，应当等标准光源的光强稳定后在进行测量。一般情况下，在打开标准光源10-15分钟后即可。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种入光效率测量装置，其特征在于，包括：

模拟光源，所述模拟光源一侧具有可调狭缝单元，所述模拟光源发出的均匀光线穿过可调狭缝单元传输给导光板；

位于所述可调狭缝单元一侧、用于承载导光板的平台；

位于所述平台上方的光亮度测量仪，所述光亮度测量仪用于测量所述导光板上某一固定点的光亮度数值。

2.根据权利要求1所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述模拟光源包括：积分球和位于所述积分球内部的标准光源。

3.根据权利要求2所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述积分球内部还设有挡板，所述挡板位于所述标准光源和所述可调狭缝单元之间。

4.根据权利要求3所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述可调狭缝单元包括：

设置在所述积分球球壁上的开口；

设置在所述开口上侧的第一狭缝调节片；

设置在所述开口下侧的第二狭缝调节片；

所述第一狭缝调节片的延伸面和第二狭缝调节片的延伸面之间形成固定夹角α，所述固定夹角α的开口方向朝向所述积分球的外侧；

所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L可调。

5.根据权利要求4所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片上均设置有螺丝道，将螺丝穿过所述螺丝道将所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片固定在所述开口上，所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片可沿所述螺丝道移动。

6.根据权利要求5所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述固定夹角α的角度范围包括120°-125°。

7.根据权利要求1所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述固定点为所述导光板的中心点。

8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的入光效率测量装置，其特征在于，所述积分球和所述平台，至少一个高度可调。

9.一种入光效率测量方法，其特征在于，包括以下步骤:

将导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

保持导光板不变，调节可调狭缝单元的宽度至L2；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

计算可调狭缝单元的宽度分别为L1和L2时的入光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

10.根据权利要求9所述的入光效率测量方法，其特征在于，所述调节可调节狭缝单元的宽度至L1包括：

将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L1；

拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

11.根据权利要求9所述的入光效率测量方法，其特征在于，所述调节可调节狭缝单元的宽度至L2包括：

将所述可调狭缝单元中的第一狭缝调节片和第二狭缝调节片沿螺丝道移动，使得所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片之间的最短距离L为L2；

拧紧螺丝固定所述第一狭缝调节片和第二狭缝调节片。

12.一种入光效率测量方法，其特征在于，包括以下步骤:

将第一导光板放置在平台上，调节可调狭缝单元的宽度至L1；记录光亮度测量仪的亮度读数La；

保持可调狭缝单元的宽度不变，将第二导光板放置在平台上；记录光亮度测量仪的亮度读数Lb；

计算第一导光板和第二导光板在可调狭缝单元宽度为L1时的入光亮度之比，即入光效率之比为：La/Lb。

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