自由曲面光耦合技术：侧入式LED背光模组的新突破

"侧入式LED 背光模组中光耦合模块的设计与实现" 在液晶显示器（LCD）领域，背光模组是至关重要的组成部分，它为显示屏提供均匀的光照。传统的背光模组通常采用侧入式发光二极管（LED）作为光源，但这种设计要求导光板的厚度大于LED的发光截面宽度，这在追求轻薄化的显示设备中成为一个限制。针对这个问题，一种创新的光耦合模块被提出，旨在减小导光板的厚度，提高光能利用率，同时优化光热点现象。 该光耦合模块主要由两个关键部件组成：浸入式准直透镜和自由曲面反射器。LED的出射光首先被浸入式准直透镜收集，这个透镜的作用是将散射的LED光线整理成平行光束。接着，经过自由曲面反射器的反射，这些平行光束被集中导向到导光板的入光面。在设计过程中，研究者运用了斯涅尔定律，该定律描述了光线在不同介质间传播时的折射规律；微分几何法则用于精确计算曲面形状，确保光线按照预期路径传播；等光程原理则帮助优化光路设计，使光线能更有效地被导光板吸收。 为了验证设计的有效性，进行了光学仿真。结果显示，当使用有效发光面积为0.4 mm×0.4 mm的LED芯片时，导光板的厚度可以减少0.6 mm，这意味着在保持相同亮度的前提下，背光模组可以做得更薄。同时，导光板入光面的光能利用率达到了96.23%，相较于传统结构提高了11.22%。这是一个显著的进步，因为更高的光能利用率意味着更少的能源浪费，对提升显示器的整体能效具有重要意义。 光耦合模块的实施不仅实现了背光模组的薄型化，还有效缓解了导光板入光面的光热点现象。光热点是指局部区域过亮，可能导致显示不均匀的问题。通过改进的光耦合设计，光线分布更加均匀，提高了显示质量。 这项研究提出的侧入式LED背光模组光耦合模块设计，结合了光学原理与创新结构，成功地解决了传统设计中的厚度限制，提升了光效率，对于LCD显示器的轻薄化和能效优化具有积极的推动作用。这一成果对于未来液晶显示技术的发展，特别是对于移动设备和电视等需要高效节能背光解决方案的领域，具有广泛的应用前景。