WO2014182195A2 - Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея - Google Patents

Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея Download PDF

Info

Publication number
WO2014182195A2
WO2014182195A2 PCT/RU2014/000313 RU2014000313W WO2014182195A2 WO 2014182195 A2 WO2014182195 A2 WO 2014182195A2 RU 2014000313 W RU2014000313 W RU 2014000313W WO 2014182195 A2 WO2014182195 A2 WO 2014182195A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
display
illuminating
lenses
illumination
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000313
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014182195A3 (ru
Inventor
Эмиль Рафик оглы АСЛАНОВ
Леонид Леонидович ДОСКОЛОВИЧ
Николай Львович КАЗАНСКИЙ
Михаил Александрович МОИСЕЕВ
Original Assignee
Aslanov Emil Rafic Ogli
Doskolovich Leonid Leonidovich
Kazanskiy Nikolay Livovich
Moiseev Mikhail Alexandrovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aslanov Emil Rafic Ogli, Doskolovich Leonid Leonidovich, Kazanskiy Nikolay Livovich, Moiseev Mikhail Alexandrovich filed Critical Aslanov Emil Rafic Ogli
Priority to DE112014002307.8T priority Critical patent/DE112014002307T5/de
Priority to US14/889,427 priority patent/US20160084473A1/en
Publication of WO2014182195A2 publication Critical patent/WO2014182195A2/ru
Publication of WO2014182195A3 publication Critical patent/WO2014182195A3/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0008—Reflectors for light sources providing for indirect lighting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for controlling the intensity and direction of light emanating from an independent source, including the structural relationships of optical devices, in particular for backlight systems for color liquid crystal displays.
  • One of the main tasks in the design of lighting systems for backlit displays is to ensure uniform screen illumination with a small thickness of the optical system.
  • the invention is known from the prior art “Lighting device, display device and television receiver” (RF patent JY ° 2473836C1, IPC F21V19 / 00, published January 27, 2013) of the Japanese company Sharp, in which a device is used to solve the problem of obtaining uniform illumination in a display, including a frame, a reflective sheet, a plurality of tubes with a cold cathode, several layers of optical elements (for example, diffusers) and lamp clips.
  • the illumination system based on lamps with a cold cathode makes it possible to achieve high uniformity of illumination, however, it has a number of disadvantages, which include low energy efficiency of the lamps, wide color gamut, low contrast, shorter life compared to LED lighting systems, which are currently considered more promising.
  • the invention is known “Lens for the generation of LED radiation” (RF patent JY22303800C1, IPC G02B27 / 09, published July 27, 2007) of the South Korean company Samsung, which relates to the development of secondary optics for LEDs, where the authors proposed the use of an axisymmetric lens with two surfaces, which allows to reduce bright spots effect.
  • the disadvantage of this solution is the use of a lens with two surfaces, which requires large technological costs and the need for subsequent positioning when attaching to an LED, compared with lenses with one working surface.
  • the closest analogue to the claimed solution is the method used in the invention "Compact optical system and lenses for the formation of uniform collimated light” (RF patent JY O 2475672C2, IPC F21 S8 / 10, F21V5 / 04, publ. 20.10.2012), Dutch company Philips.
  • RF patent JY O 2475672C2, IPC F21 S8 / 10, F21V5 / 04, publ. 20.10.2012 Dutch company Philips.
  • the rays from the LED first pass through a cylindrical lens, which collimates and directs them to the reflector from specially selected surfaces.
  • This method allows to achieve high uniformity, but at the same time, as before, the lens has two surfaces and the reflector has a complex step shape.
  • many LEDs are required to illuminate a large screen, which increases the cost of manufacturing products.
  • the claimed solution allows to solve existing problems: the use of lenses of a simple form with one working surface, obtaining high uniformity, using fewer LEDs, reducing the thickness of the optical system.
  • the optical system includes a light-scattering substrate from (in particular, a Lambert reflector), many LEDs with cylindrical lenses (or reflectors) with an axis of symmetry in the plane of the substrate, several layers of optical elements (for example, diffusers).
  • a light-scattering substrate from (in particular, a Lambert reflector), many LEDs with cylindrical lenses (or reflectors) with an axis of symmetry in the plane of the substrate, several layers of optical elements (for example, diffusers).
  • Each lens (or reflector) that is mounted on the LED simulates a cold cathode lamp due to the formation of a uniformly illuminated segment on the substrate. The illuminated segment becomes secondary light sources.
  • a spectralone having a reflection coefficient of more than 99% can be used (Bhandari, A.
  • FIG. 1 shows a backlight display circuit
  • Light source 1 an optical element 2 in the form of a lens or reflector.
  • Light scattering substrate 3 made in the form of a sheet of spectralon. 4- a set of optical elements of diffusers, polarizers, filters. Evenly illuminated section 5.
  • the optical element 2 redirects the radiation from a point (compact) source 1 to a segment 5 on the surface of a light-scattering substrate 3 200 mm long.
  • a set of optical elements is used: scatterers, polarizers, filters.
  • FIG. Figure 2 shows the coordinate system used and the notation for calculating the reflector.
  • the optical element has an axis of rotation (axis Ox) and is calculated for working with beams in a certain range of angles ae [-i / 2, “tire], where “ max lies in the range from 45 ° to 70 °.
  • the choice of angle determines the size of the reflector and the amount of light energy used to form the segments (for example, for a Lambert source, over 90% of the light energy falls into the range of angles from -60 ° to 60 °). We neglect the rays that are not reflected by the surface of the reflector, but directly onto the screen.
  • p () is the length of the radius vector of the profile point, where a e [-i- / 2, and max ] is the angular coordinate of the incident ray.
  • p () the following differential equation is obtained:
  • the source intensity in coordinates (a, ⁇ ) has the form:
  • the optical element forms an illuminated segment on a light-scattering substrate.
  • Lambert surface is used as a substrate
  • the illuminated segment will be a secondary Lambert source.
  • FIG. Figure 5 shows the distributions along the axes Ox and Oy.
  • FIG. Figure 6 shows the distribution of illumination formed by an array of 5 optical elements, which are located on the right at a distance of 100 mm from the origin.
  • FIG. Figure 7 shows the distributions along the axes Ox and Oy.
  • the technical result of the use of this invention is to improve the luminous characteristics of displays, such as efficiency, uniformity of illumination, as well as reducing the cost of the system due to the use of lenses (reflectors) with one working surface and fewer highly efficient light sources (LEDs).
  • lenses reflectors
  • LEDs highly efficient light sources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к методам и устройствам для управления интенсивностью и направлением света, исходящего от независимого источника, в том числе к конструктивным взаимосвязям оптических устройств в частности для систем подсветки цветных жидкокристаллических дисплеев. Способ включает перенаправление излучения от источников с помощью линз (рефлекторов). Излучение перенаправляют на светорассеивающую подложку и формируют равномерно освещенные отрезки, обеспечивающие в свою очередь равномерное освещение дисплея Техническим результатом использования данного изобретения является улучшение световых характеристик дисплеев, таких как эффективность, однородность освещенности, а также снижение стоимости системы за счет использования линз (рефлекторов) с одной рабочей поверхностью и меньшего количества высокоэффективных источников света (светодиодов).

Description

СПОСОБ ПОДСВЕТКИ ДИСПЛЕЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ВТОРИЧНОЙ ОПТИКИ И СВЕТОРАССЕИВАЮЩЕЙ ПОДЛОЖКИ,
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСВЕТКИ ДИСПЛЕЯ
Изобретение относится к способам и устройствам для управления интенсивностью и направлением света, исходящего от независимого источника, в том числе к конструктивным взаимосвязям оптических устройств в частности для систем подсветки цветных жидкокристаллических дисплеев.
Одной из основных задач при проектировании осветительных систем для дисплеев с задней подсветкой является обеспечение равномерного освещения экрана при малой толщине оптической системы.
Из уровня техники известно изобретение «Устройство освещения, устройство отображения и телевизионный приёмник» (патент РФ JY°2473836C1, МПК F21V19/00, опубл.27.01.2013) японской компании Шарп, в котором для решения задачи получения однородной освещённости в дисплее используется устройство, включающее в себя каркас, отражательный лист, множество трубок с холодным катодом, несколько слоев оптических элементов (например, светорассеивателей) и фиксаторы ламп.
Система подсветки на основе ламп с холодным катодом позволяет достичь высокой равномерности освещения, однако имеет ряд недостатков, к которым можно отнести невысокую энегоэффективность ламп, неширокий цветовой охват, небольшой контраст, меньший срок службы по сравнению с осветительными системами на свето диодах, которые в настоящее время считаются более перспективными.
Но при использовании светодиодов возникает проблема получения равномерного освещения в плоскости дисплея т.к. светодиоды имеют высокую светимость, что приводит к формированию высокой неоднородности освещённости дисплея с характерными яркими пятнами. Для решения данной проблемы используют вторичную оптику, которая позволяет управлять световой диаграммой источника.
Известно изобретение «Линза для формирования излучения светодиода» (патент РФ JY22303800C1, МПК G02B27/09, опубл. 27.07.2007) южнокорейской компании Самсунг, относящееся к разработке вторичной оптики для светодиода, где авторами предложено использование осесимметричной линзы с двумя поверхностями, которая позволяет снизить эффект ярких пятен. Недостатком данного решение является использование линзы с двумя поверхностями, которая требует больших технологических затрат и необходимости последующего позиционирования при креплении на светодиод, по сравнению с линзами с одной рабочей поверхностью.
В работе (Wang, К. New reversing design method for LED uniform illumination/ Kai Wang, Dan Wu, Zong Qin, Fei Chen, Xiaobing Luo, and Sheng Liu// Opt. Exp. - 2011. - Vol. 19. - P. A830-A840.) изложен способ получения равномерной освещённости с помощью массива светодиодов, на каждом из которых установлена осесимметричная линза. Авторы анализируют распределение освещённости от массива элементов и находят кривую силы света. Используя кривую силы света, находится форма линзы, которая обеспечивает равномерную подсветку. Недостатком способа является ограничение расстояния между светодиодами, так как линза работает на эффекте преломления и не может отклонять лучи на большие углы. Поэтому данный способ по сравнению с предлагаемым техническим решением не может обеспечить сокращения количества светодиодов на единицу освещаемой площади.
Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является способ, используемый в изобретении «Компактная оптическая система и линзы для формирования равномерного коллимированного света» (патент РФ JYO2475672C2, МПК F21 S8/10, F21V5/04, опубл.20.10.2012), голландской компании Филипс. Для получения равномерного освещения лучи от светодиода предварительно проходят через цилиндрическую линзу, которая коллимирует и направляет их на отражатель из специально подобранных поверхностей. Данный метод позволяет добиться высокой равномерности, но при этом, по-прежнему, у линзы две поверхности и отражатель имеет сложную ступенчатую форму. Кроме того для освещения экрана большого размера требуется использовать много светодиодов, что увеличивает затраты на изготовление продукции.
Заявляемое решение позволяет решить существующие проблемы: использование линз простой формы с одной рабочей поверхностью, получение высокой однородности, использования меньшего количества светодиодов, уменьшение толщины оптической системы.
При этом оптическая система включает в себя светорассеивающую подложку из (в частности, ламбертовский отражатель), множество светодиодов с цилиндрическими линзами (или рефлекторами) с осью симметрии в плоскости подложки, несколько слоев оптических элементов (например, диффузоров). Каждая линза (или рефлектор), которые устанавливаются на светодиод, имитирует лампу с холодным катодом за счёт формирования на подложке равномерно освещенного отрезка. Освещаемый отрезок становится вторичным источниками света. В качестве светорассеивающей подложки можно использовать спектралон, имеющий коэффициент отражения более 99% (Bhandari, A. Bidirectional reflectance distribution function of Spectralon white reflectance standard illuminated by incoherent unpolarized and plane-polarized light/ Anak Bhandari, Borge Hamre, Ovynd Frette, Lu Zhao, Kakob J. Stamnes, and Morten Kildemo// Applied Optics. - 201 1. - Vol. 50(16). - P. 2431-2442.), но в общем случае в качестве светорассеивающей подложки можно использовать более сложную структуру. Например, продольные насечки, которые обеспечивают рассеяние света под большими углами хотя бы в одном направлении (т.е. уже не по закону Ламберта).
Устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема подсветки дисплея.
Источник света 1, оптический элемент 2 в виде линзы или рефлектора. Светорассеивающая подложка 3, выполнена в виде листа из спектралона. 4- набор оптических элементов рассеивателей, поляризаторов, фильтров. Равномерно освещаемый отрезок 5.
Пример осуществления способа.
Оптический элемент 2, перенаправляет излучение от точечного (компактного) источника 1 в отрезок 5 на поверхности светорассеивающей подложки 3 длинной 200 мм. Для получения более высокой однородности используется набор оптических элементов: рассеивателей, поляризаторов, фильтров.
На Фиг. 2 показана используемая система координат и обозначений для расчёта рефлектора. Оптический элемент имеет ось вращения (ось Ох) и рассчитывается для работы с лучами в определённом диапазоне углов a e [-i/2,«„] , где «max лежит в пределах от 45° до 70°. Выбор угла определяет размеры рефлектора и количество световой энергии, используемой для формирования отрезков (например, для ламбертовского источника в диапазон углов от -60° до 60° попадает более 90% световой энергии). Мы пренебрегаем лучами, которые не отражаются поверхностью рефлектора, а попадают сразу на экран.
В данном примере для диапазона углов [-90°; 70°] были получены следующие значения размеров: длина по оси Ох получилась равной около 20 мм, ширина 12 мм и высота 6 мм. На Фиг. 2 введены следующие обозначения: р( ) длину радиус- вектора точки профиля, где а е [-я-/2,атах ] — угловая координата падающего луча. В работе (Моисеев, М.А. Расчёт радиально- симметричных преломляющих поверхностей с учётом френелевских потерь / Л.Л. Досколович, М.А. Моисеев // Компьютерная оптика. - 2008. - Т. 32, Ns 1. - С. 201-203.) для р( ) получено следующее дифференциальное уравнение:
Figure imgf000006_0001
где функция /?(«) задаёт направление луча после отражения. Из геометрии на Фиг. 2 координата пересечения выходящего из оптического элемента луча с осью Ох равна:
p ( )cos(a)
x(a) = p(«)sm(e) + tg p a)) . (2)
Тогда функция ?(«) принимает следующий вид: (3)
Figure imgf000006_0002
Определим функцию х(а) в правой части (3) из закона сохранения светового потока. Введем сферические координаты {а-> <р) , где φ — полярный угол в плоскости ΥΟΖ, перпендикулярной плоскости Фиг. 2. Поскольку оптический элемент расположен при ζ>0, то > е [0,я-] . В указанных координатах элемент телесного угла, соответствующий отрезку φ е [0, ] ? имеет вид: dO.[a) = π sin {π 12 - a)da .
Для записи закона сохранения светового потока необходимо приравнять световой поток, падающий на элемент dx освещаемого отрезка, к световому потоку световому потоку от источника, излученному в элемент телесного угла dQ.{a) . Таким образом, можно записать следую ее равенство:
Figure imgf000007_0001
где £(х), χ e [ *2] - заданная освещённость на отрезке (х х2 - координаты начала и конца отрезка), Ι(α,φ) — интенсивность источника. Отметим, что корректное задание освещенности Е (х) требует выполнения условия нормировки:
Figure imgf000007_0002
При постоянной освещенности E (x) = E0 , x e [x^ , x2 ] ? проинтегрируем (5) и получим:
1 a
x(a) = , +— Jcosa l l(a,<p)d<p da . (6)
■Ό 0
В случае ламбертовского источника, излучающего по оси Oz, интенсивность источника в координатах (а, φ) имеет вид:
Ι(α,φ) = I0 cos a sin . (7)
Подставляя (7) в (6), получим х а) в аналитическом виде:
Figure imgf000007_0003
Подставим функцию х(а) в (3) и получим следующее уравнение: β (α) =
Figure imgf000007_0004
Таким образом, расчет оптического элемента для формирования отрезка с заданной освещенностью сведен к интегрированию дифференциального уравнения (1).
В рамках рассматриваемого подхода предполагается, что оптический элемент формирует освещенный отрезок на светорассеивающей подложк. Будем считать, что в качестве подложки используется ламбертовская поверхность
(http : / /www.labsphere.com /products/reflectance-materials-and- coatings/high-reflectance-materials/default.aspx.). При этом освещаемый отрезок будет вторичным ламбертовским источником.
Разработанный метод расчёта оптического элемента реализован в среде программирования Matlab (http://www.mathworks.com/]
На Фиг. 3 приведена трехмерная модель массива из 5 отстоящих друг относительно друга на расстоянии 20 мм источников с рефлекторами, каждый из которых обеспечивает равномерное освещение отрезка длиной 200 мм (причём, xi = 0).
Расстояние от источника до поверхности линзы по оси Oz выбрано равным 1 мм, а максимальный рабочий угол атах = 70° .
Для проверки правильности расчетов было проведено моделирование работы рассчитанной оптической системы в программе для светотехнических расчетов ТгасеРго с использованием метода трассировки лучей ( http://www.lambdares.com/software_products/tracepro/).
На Фиг. 4 приведено распределение освещенности, рассчитанное на 1000000 лучей, формируемое в плоскости z=0, содержащей отрезок. На правой картинке
Фиг. 5 приведены распределения вдоль осей Ох и Оу. На Фиг. 6 приведено распределение освещенности, формируемое массивом из 5 оптических элементов, которые расположены справа на расстоянии 100 мм от начала координат.
На Фиг. 7 приведены распределения вдоль осей Ох и Оу.
При использовании оптического элемента или массива элементов, формирующих отрезки, в системе подсветки в плоскости z = 0 находится светорассеивающая подложка. При этом конечной задачей является получение равномерного распределения света в некоторой плоскости z = d (Фиг. 2) над оптическим элементом, на дисплее.
На Фиг. 8 представлено распределение освещённости для 5 источников с рефлекторами, удалённых на расстояние 20 мм от плоскости дисплея (z = d). На Фиг. 9 приведены распределения вдоль осей Ох и Оу. Отметим, что плоскость z = 0 в данном примере соответствует ламбертовскому отражателю. Среднеквадратическое отклонение освещенности в плоскости d составляет менее 6% в центральной области размерами 300 мм на 400 мм. Энергетическая эффективность (доля излученного светового потока, попавшая на детектор) превышает 90%.
Техническим результатом использования данного изобретения является улучшение световых характеристик дисплеев, таких как эффективность, однородность освещённости, а также снижение стоимости системы за счёт использования линз (рефлекторов) с одной рабочей поверхностью и меньшего количества высокоэффективных источников света (светодиодов).

Claims

Формула изобретения
1. Способ создания равномерной освещённости в системе подсветки дисплея, включающий перенаправление излучения от источников с помощью линз (рефлекторов), отличающийся тем, что излучение перенаправляют на светорассеивающую подложку и формируют равномерно освещенные отрезки, обеспечивающие в свою очередь равномерное освещение дисплея.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что светорассеивающая подложка отражает падающий свет по закону Ламберта.
3. Способ по п. 1-2, отличающийся тем, что длина каждого равномерно освещаемого отрезка лежит в диапазоне от 50 мм до 200 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние от источников до плоскости дисплея лежит в диапазоне от 20 мм до 50 мм и размеры освещаемого участка плоскости превышают 200 мм на 200 мм.
5. Устройство подсветки дисплея, включающее светодиоды, линзы (рефлекторы), отражатель, отличающееся тем, что каждая линза (рефлектор) имеет одну рабочую поверхность, представляющую собой поверхность вращения с осью симметрии, совпадающей с прямой, вдоль которой формируется равномерно освещенный отрезок, отражатель выполнен в виде подложки из светорассеивающего материала.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что светорассеивающая подложка выполнена в виде листа из спектралона.
7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что светорассеивающая подложка имеет продольные насечки.
8. Устройство по любому из пп. 5-7, отличающееся тем, что снабжено набором оптических элементов рассеивателей, поляризаторов, фильтров.
PCT/RU2014/000313 2013-05-07 2014-04-29 Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея WO2014182195A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112014002307.8T DE112014002307T5 (de) 2013-05-07 2014-04-29 Verfahren zur Bildschirm-Hintergrundbeleuchtung unter Einsatz einer sekundären Optik und lichtstreuenden Unterlage, Vorrichtung zur Bildschirm-Hintergrundbeleuchtung
US14/889,427 US20160084473A1 (en) 2013-05-07 2014-04-29 Method for illuminating a display using a secondary optical element and a light-diffusing substrate, device for illuminating a display

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121543 2013-05-07
RU2013121543/08A RU2558616C2 (ru) 2013-05-07 2013-05-07 Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014182195A2 true WO2014182195A2 (ru) 2014-11-13
WO2014182195A3 WO2014182195A3 (ru) 2015-03-12

Family

ID=51867834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000313 WO2014182195A2 (ru) 2013-05-07 2014-04-29 Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160084473A1 (ru)
DE (1) DE112014002307T5 (ru)
RU (1) RU2558616C2 (ru)
WO (1) WO2014182195A2 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953893A (zh) * 2014-04-17 2014-07-30 京东方科技集团股份有限公司 调光单元、背光模组以及显示装置
CN110022632A (zh) * 2019-04-19 2019-07-16 青岛亿联客信息技术有限公司 一种灯具光通量的调节方法、装置、系统及可读存储介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2003041963A1 (ja) * 2001-11-12 2005-03-03 セイコーエプソン株式会社 インクカートリッジ
CN100555037C (zh) * 2005-05-13 2009-10-28 清华大学 背光模组
US20070081361A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-12 Donald Clary Light emitting diode backlight for liquid crystal displays
TW200909857A (en) * 2007-08-23 2009-03-01 Prodisc Technology Inc Light source module of scanning device
US7967477B2 (en) * 2007-09-06 2011-06-28 Philips Lumileds Lighting Company Llc Compact optical system and lenses for producing uniform collimated light
KR101393904B1 (ko) * 2007-11-06 2014-05-13 엘지이노텍 주식회사 라이트 유닛
WO2009077979A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination system, luminaire and backlighting unit

Also Published As

Publication number Publication date
US20160084473A1 (en) 2016-03-24
RU2558616C2 (ru) 2015-08-10
WO2014182195A3 (ru) 2015-03-12
RU2013121543A (ru) 2014-11-20
DE112014002307T5 (de) 2016-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10495807B2 (en) Light guide illumination device for direct-indirect illumination
TWI271585B (en) Bottom lighting backlight module having uniform illumination and process for manufacturing the same
KR101109581B1 (ko) 엘이디 광확산용 확장형 아이시클타입 광 조정렌즈
CN100405165C (zh) 背光系统及其反光罩
CN104197247A (zh) 照明系统、照明器和背光单元
US10551547B2 (en) Troffer luminaire
CN100378543C (zh) Lcd背光源产生方法
TW201400879A (zh) 背光模組及其光學透鏡
CN104296072A (zh) 一种发光器件及背光源
WO2015039873A1 (en) A lighting device
TWI404893B (zh) 無導光板之led發光構造
US10697613B2 (en) Light source guiding device with refracting unit and reflecting unit
RU2558616C2 (ru) Способ подсветки дисплея с использованием вторичной оптики и светорассеивающей подложки, устройство для подсветки дисплея
JP2013222704A (ja) コーブ照明モジュール
TW201500691A (zh) 透鏡、使用該透鏡的光源裝置及光源模組
CN105937749B (zh) 一种配光元件、光源组件以及照明设备
JP2011014533A (ja) 照明装置及び間接照明システム
WO2017092604A1 (zh) 一种led灯
CN112303594A (zh) 一种光学透镜、发光装置及显示器
TWI795896B (zh) 發光裝置
JP7142780B2 (ja) 照明装置及び照明システム
Hsu et al. High uniformity and directivity of a reflective device with optical flux partition method
US9506624B2 (en) Lamp having lens element for distributing light
Zhan et al. Design of TIR collimating lens for ordinary differential equation of extended light source
JP2015050028A (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14794195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14889427

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014002307

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120140023078

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14794195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2