High-efficiecy optical element for led display backlight systems

Abstract

New design of refractive optical element for display backlight systems is presented. The presented design can be used instead of linear light sources (like electroluminescent lamp with cold cathode). It is intended for uniform illumination of two line segments on the diffuse reflector. The problem of computation of optical surface is reduced to integration of a set of two explicit first-order differential equations. Simulation data for backlight unit containing matrix of designed optical elements demonstrates uniform illumination of rectangular area at the distance of 12-16 mm for LED sources. Light efficiency of the presented optical system is more than 94 %.

Design of reflective surface focusing light flux into an arbitrary curve

“…В частности, в работах [11,12] предлагается конструкция системы подсветки дисплеев, в качестве модулей ко-торой используются преломляющие оптические эле-менты, фокусирующие в отрезки на диффузном отра-жателе, расположенном в плоскости источника излу-чения. Такой отражатель необходим для формирова-ния равномерного распределения освещённости в вы-ходной плоскости, расположенной над ним.…”

“…Такой отражатель необходим для формирова-ния равномерного распределения освещённости в вы-ходной плоскости, расположенной над ним. В качестве диффузионного отражателя в работе [11,12] предлага-ется использовать материал Spectralon® [19], произво-димый компанией Labsphere Corporation и имеющий высокий коэффициент отражения в 95-99 % и закон рассеяния, близкий к закону Ламберта. В этом случае освещаемые отрезки являются вторичными источни-ками света, аналогичными ранее использовавшимся люминесцентным лампам.…”

“…Расчёт оптических элементов для фокуси-ровки в кривую сводится к нахождению вида отра-жающих или преломляющих поверхностей из усло-вия формирования заданного распределения осве-щённости вдоль кривой. В настоящее время разрабо-тан ряд методов расчёта таких оптических элементов для различных частных случаев [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12].…”

“…Вследствие высокой сложности рассматриваемой задачи, законченные аналитические решения были по-лучены только для случаев формирования простых кривых в виде отрезка и дуги окружности [5][6][7][8][9][10][11][12]. При этом в [5][6][7][8][9][10][11][12] не рассмотрена важная частная задача расчёта зеркала для фокусировки в отрезок в «ближней зоне» (на малом расстоянии от оптического элемента).…”

“…При этом в [5][6][7][8][9][10][11][12] не рассмотрена важная частная задача расчёта зеркала для фокусировки в отрезок в «ближней зоне» (на малом расстоянии от оптического элемента).…”