LED双面出光面光源的光学仿真设计与优化

摘要

LED双面出光面光源目前主要有2类产品:一类是利用两块普通导光板,网点面背靠背重叠实现双面出光的.但这种设计大大增加产品的重量、厚度以及产品功耗.另一类是纳米晶导光板,其将散射粒子掺杂入PMMA板材中,可将点光源或线光源高效地转换为均匀的双面发光面光源.该光源可任意裁切、热弯,利用不同的模具可浇注任意形状的导光原件,并且可以不配散光膜,大大降低成本.但是,纳米晶导光板整体的透明度比较差,大尺寸的纳米晶导光板中间会出现暗区,均匀性不理想.本研究从纳米晶导光板面光源为研究对象,米氏散射为理论依据,以光学仿真软件作为工具,考察三种不同折射率的散射粒子SiO2、Al2O3、TiO2,不同粒子浓度对光源的出光均匀性和光耦合效率的影响,优化选择合适的粒子类型与浓度,结果表明:TiO2粒子最佳平均均匀性为250颗/mm3,对应的光耦合效率为44.19％,Al2O3粒子最佳平均均匀性为500颗/mm3,对应的光耦合效率为44.12％,SiO2粒子最佳平均均匀性为10000颗/mm3,对应的光耦合效率为52.39％.在最佳光照度平均均匀性的粒子浓度时,SiO2粒子的光耦合效率比其他两种粒子高约8％.本研究为实际的产品设计提供方法型与数据依据,淘汰依赖经验的配料方式,提高设计效率,降低设计成本,解决纳米晶导光板面光源出光不均匀、光耦合效率低的问题,具有重要的理论与指导价值.