提高LED封裝與導光板之間的耦合效率與側入式LED背光模組

2011-02-17

                                    提高LED封裝與導光板之間的耦合效率與側入式LED背光模組
　　側入式背光模組的主要缺點是：（1）LED封裝與導光板的耦合效率（coupling efficiency）還可以提高；（2）應用于大尺寸時具有挑戰性；（3）不能進行局域控制（local dimming）。
　　2.0、傳統的側入式LED背光模組
　　傳統的側入式LED背光模組的結構包括，LED光源設置在導光板的側面，導光板的底面上形成網點。LED封裝發出的光耦合進入導光板，通過反射片和網點的反射和散射，向液晶屏方向傳播。
　　對于傳統的側入式LED背光模組，LED芯片發出的光不能全部進入導光板，一方面，一部分光（大角度的光，約20%-30%,取決于封裝結構）由于全內反射而不能從LED封裝的出光表面射出。另一方面，即使已經從LED封裝出光表面射出的光，一部分光由于導光板入光表面的反射，而不能進入導光板，如圖1所示。LED封裝和導光板之間的耦合方式和效率需要進一步提高。
　　2.1、提高LED封裝與導光板之間的耦合效率
　　為了使得LED芯片發出的光全部進入導光板，采用透明膠210把LED封裝102的出光表面粘在導光板的入光表面，見圖2.由于LED封裝的硅膠、透明膠、導光板的折射系數基本上相同，因此，在LED封裝的出光表面處基本上沒有全內反射，在導光板入光表面處也基本上沒有反射，LED芯片發出的光基本上全部進入導光板，耦合效率提高，基本達到100%.另外，由于沒有全內反射，LED芯片發出的大角度的光也進入導光板，易于達到亮度的均勻性。

　　優勢：（1） LED封裝和導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LED封裝產生的熱量減少約8% - 13%.
　　（4）保證同樣亮度的情況下，所用的LED封裝的數量約減少16%-23%,降低成本。
　　（5）LED背光模組產生的總熱量約減少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型槽的導光板
　　帶有V型槽的導光板的側入式LED背光模組使得LED背光源應用于任意大尺寸的顯示屏，而無需采用更高亮度的LED芯片。
　　導光板401的頂部的中間部位形成V型槽402,并在導光板的底部與V型槽對應的位置設置LED光源408b.使得LED光源發出的光425向上傳播時，被V型槽402全內反射，從而向導光板側面傳播，見圖3a和3b.LED光源粘在導光板的底部，增加光取出效率。
 
展示V型槽402a、402b和402c成十字形設置的實施例，可以用于大尺寸的背光源。
  　
　　優勢：（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的側入式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封裝數量的無導光板的側入式LED背光模組
　　沒有導光板的側入式LED背光模組的一個實施例：在一側設置LED光源205,與其相對的是側反光片204b,在主反光片204a和側反光片204b上形成網點203,調整網點的結構和分布，使得亮度分布均勻，圖4a.
 
展示在兩側設置LED光源405a和405b,且傾斜成一角度409.網點403形成在主反光片404上。

　　優勢：（1）沒有導光板以及光在導光板中的衰減，因此，減少使用的LED封裝的數量。
　　（2）減少產生的熱量。
　　（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之一是：與側入式LED背光模組相比較，厚度較大。