有效利用有色ＬＥＤ光源的白光背光源等制造技术

背光源包括分别为第一、第二和第三色（非白色）的ｎ１、ｎ２和ｎ３个有色ＬＥＤ光源，以及连接至这些光源的驱动电路。所述驱动电路被构造成在其各自最大驱动特性的特定百分比（例如１０％）内驱动所述各个第一、第二和第三光源，并且对所述数目ｎ１、ｎ２和ｎ３进行选择，以使得来自所述通电的第一、第二和第三ＬＥＤ光源的光在组合后基本上为白光。在一些情况下，所述背光源还包括数目ｎ４的白光ＬＥＤ光源，并且所述有色ＬＥＤ光源可以在或可以不在其最大额定值的１０％内驱动。对白光源的数目ｎ４进行选择，以在将所述背光源输出的色域维持在所需规格的特定百分比（例如１０％）内的同时提高所述背光源的亮度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发射白光但包括有色光源的扩展面光源，所述有色光源发射的光合并产生白光。发射白光的扩展光源的一个实例是适合从背面照亮液晶显示器或其他图形的背光源。另一个实例为用于常规照明的扩展光源。
技术介绍
至少从Isaac Newton时代开始，就已经知道白光是由从蓝光到红光的有色可见光谱组成的。同样还知道这一结果的推论为白光可以通过合并不同的有色光束(例如红、绿和蓝光束)产生，并且当学生看到此原理得以演示时，始终不断地为之着迷。在一些最新式的薄板电视机中使用了这一相同原理。这些电视机采用单独的红光、绿光和蓝光发光二极管(LED)阵列来照亮液晶显示器(LCD)面板。红光、绿光和蓝光LED以规则的重复图案排布在装置的背面，并在LED之上安装强漫射板从而在LCD面板的整个区域后面提供相对均匀的扩展白光源。在重复的图案中，LED以四个间距小的LED (—个红光、 一个蓝光和两个绿光)为一组排列成组。接着类似的组在装置的背面排列成图案。因此，电视机中使用的LED的整体数量中红光(R):绿光(G):蓝光(B)的比例为1:2:1。配合以提供LCD板背后的扩展白光源的LED、漫射板和其他元件总称为背光源。根据内部光源相对于背光源输出区域的位置，可以将背光源归为两类中的一类，其中背光源输出区域对应于显示装置的可视区域或可视区。本文中背光源的输出区域有时称作输出区或输出表面，以区分输出区或输出表面本身和输出区或输出表面的面积(单位为平方米、平方毫米、平方英尺等的数量)。第一类为侧光式。在侧光式背光源中，从平面透视图来看，通常在对应于输出区域的区域或地带之外，沿背光源构造的外边界或周边设置了一个或多个光源。通常，在背光源输出区域边界上的框架或镶条从视野中遮住了光源。光源通常将光发射至称为光导装置的元件中，特别是在需要薄型背光源的情况下，如在膝上型计算机的显示屏中。光导装置为透明、固体并且相对薄的板，其长度和宽度尺寸接近背光源输出区域。光导装置采用全内反射(TIR)来传送或引导光从安装在边缘的灯穿过光导装置的整个长或宽而到达背光源的相对边缘，在光导装置的表面上设置了局部提取结构的不均一图案，以便将一些来自光导装置的导向光重新导向背光源的输出区域。这类背光源通常还包括光管理膜，例如设置在光导装置后面或下方的反射材料，以及设置在光导装置前面或上方的反射偏振膜和棱柱BEF膜，从而增加了同轴亮度。第二类为直接照明式。在直接照明式背光源中，从平面透视图来看，基本在与输出区域相对应的区域或地带中设置了一个或多个光源，通常以规则的阵列或图案排布在地带内。或者，可以说直接照明式背光源的光源设置在背光源输出区域的正后方。通常将强漫射板安装在光源上方，从而使光散布在输出区域上。此外，光管理膜(例如反射偏振膜和棱柱BEF膜)也可以设置在漫射板的顶部，以改善同轴亮度和效率。在一些情况下，直接照明式背光源在背光源的周边还可以包括一个或一些光源，或者侧光式背光源在输出区域的正背后可以包括一个或一些光源。在这些情况下，如果大部分光来自背光源输出区域的正背后，则认为该背光源为直接照明式，如果大部分光来自背光源输出区域的周边，则认为是侧光式。由于其操作方法，LCD面板只利用光的一种偏振态，因此对于LCD的应用而言，了解背光源的正确或可用偏振态的光的亮度和均匀度至关重要，而不仅仅是了解可能非偏振态的光的亮度或均匀度。就此而言，在所有其他因素等同的情况下，发射主要为或完全为可用偏振态光的背光源在LCD应用中比发射非偏振态光的背光源更有效。然而，由于设置在LCD面板背面的吸收型偏振器可以轻易消除非可用偏振态，因此发射并非完全是可用偏振态的光甚至发射无规偏振光的背光源在LCD应用中仍完全可用。
技术实现思路
申请人发现利用各个有色led光源的装置未必能最^;效地利用那些光源。申请人发现，例如，根据其各自最大驱动特性和最大输出特性可以对发射白光的背光源中所用的所有红光、绿光和蓝光(或其他组成颜色)LED的相对数量进行调整，以此方式最大程度减少或显著减少背光源中有色LED的总数。由于可以用于安装LED装置的物理空间或实际面积有限，并且当归一化为背光源输出区域后，确实会随背光源尺寸的增大而减小，因此这对于侧光式背光源特别有用。这是因为矩形或类似形状的周长与面积的比随特有的面内尺寸L (例如，对于给定纵横比的矩形，背光源输出区域的长、宽或对角线)线牲下降(1/L)。申请人还发现可以优化同时使用有色LED和发射白光的LED的白光背光源设计的关系。可以选择数量足够多的发射白光的LED，以在将背光源输出的色域维持在所需色域规格特定百分比内的同时，提高输出照明区域的亮度或基本上使输出照明区域的亮度最大。因此，本专利申请公开了，特别是，白光背光源，其具有输出照明区域、设置用于将光发射到该区域内的多个有色光源(例如，通过回收腔、光导装置、扩散板等)、以及连接到多个有色光源的驱动电路。在一些实施例中，所述多个有色光源具有第一数目nl的第一 LED光源、第二数目n2的第二 LED光源、以及第三数目n3的第三LED光源，所述第一、第二和第三LED光源(i)分别发出第一、第二和第三色光，所述第一、第二和第三色光不是白色并且彼此显著不同，并且(ii)分别具有第一、第二和第三最大驱动特性，以及相应的第一、第二和第三最大输出特性。所述驱动电路被构造为，例如，在第一最大驱动特性的10%内驱动第一 LED光源，在第二最大驱动特性的10。/。内驱动第二LED光源，在第三最大驱动特性的10%内驱动第三LED光源。此外，选择数目nl、 n2和n3，从而使来自通电的第一、第二和第三LED光源的光在组合后基本上为白光。在其他实施例中，所述多个有色光源可以具有发射任意数目色彩的任意合适数量的LED 光源，例如，发射第一、第二、第三和第四色光的光源。本专利申请还公开了白光背光源，其具有输出照明区域、设置用于向该区域内发射光的多个有色光源、同样向该输出区域发射光的数目n4的白 光LED光源以及连接到多个有色光源以及白光LED光源的驱动电路。所述 多个有色光源具有第一数目nl的第一 LED光源、第二数目n2的第二 LED 光源、以及第三数目n3的第三LED光源，所述第一、第二和第三LED光源 (i)分别发出第一、第二和第三色光，所述第一、第二和第三色光不是白色 并且彼此显著不同，并且(ii)分别具有第一、第二和第三最大驱动特性， 以及相应的第一、第二和第三最大输出特性。在将输出照明区域的色域维 持在所需色域特定百分比(例如10%)内的同时，考虑到第一、第二和第 三LED光源的数目分别为nl、 n2和n3，选择数目为n4的白光LED光源以提高所述输出照明区域的发光效率或使输出照明区域的发光效率最大。根据以下的详细描述将会明白本申请的这些方面和其他方面。然而， 在任何情况下，以上概述都不应理解为是对权利要求书中所要求保护主题 的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修 改。附图说明整个说明书中都参考了附图，其中类似的附图标记表示类似的元件， 并且其中图l是背光源的示意透视图2a-c示出了不同LED布置或组中各个LED产生白光所需的假定相对 驱动强度；图3a示出了CIE 1931 x， y彩色坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有输出照明区域的白光背光源，包括：　设置为用于将光发射到所述输出照明区域内的多个有色光源；以及　连接至所述多个有色光源的驱动电路；　其中所述多个有色光源具有第一数目ｎ１的第一ＬＥＤ光源、第二数目ｎ２的第二ＬＥＤ光源、 以及第三数目ｎ３的第三ＬＥＤ光源，所述第一、第二和第三ＬＥＤ光源（ｉ）分别发射第一、第二和第三色光，所述第一、第二和第三色光不是白色并且彼此显著不同，并且（ｉｉ）分别具有第一、第二和第三最大驱动特性，以及相应的第一、第二和第三最大输出特性；　其中，所述驱动电路被构造成在所述第一最大驱动特性的１０％内驱动所述第一ＬＥＤ光源，在所述第二最大驱动特性的１０％内驱动所述第二ＬＥＤ光源，在所述第三最大驱动特性的１０％内驱动所述第三ＬＥＤ光源；并且　选择ｎ１、ｎ２和ｎ３，从而 使来自通电的所述第一、第二和第三ＬＥＤ光源的光在组合后基本为白光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-23 60/939,0831.一种具有输出照明区域的白光背光源，包括设置为用于将光发射到所述输出照明区域内的多个有色光源；以及连接至所述多个有色光源的驱动电路；其中所述多个有色光源具有第一数目n1的第一LED光源、第二数目n2的第二LED光源、以及第三数目n3的第三LED光源，所述第一、第二和第三LED光源(i)分别发射第一、第二和第三色光，所述第一、第二和第三色光不是白色并且彼此显著不同，并且(ii)分别具有第一、第二和第三最大驱动特性，以及相应的第一、第二和第三最大输出特性；其中，所述驱动电路被构造成在所述第一最大驱动特性的10％内驱动所述第一LED光源，在所述第二最大驱动特性的10％内驱动所述第二LED光源，在所述第三最大驱动特性的10％内驱动所述第三LED光源；并且选择n1、n2和n3，从而使来自通电的所述第一、第二和第三LED光源的光在组合后基本为白光。2. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述背光源包括位于所述输出 照明区域后方的腔，并且所述多个有色光源将光发射到所述腔内。3. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述驱动电路被构造成在平均 x。/。的所述第一最大驱动特性下驱动所述第一 LED光源，在平均y。/o的 所述第二最大驱动特性下驱动所述第二 LED光源，以及在平均2%的 所述第三最大驱动特性下驱动所述第三LED光源，并且nlX(l -x%)<1， n2X(1 - y%)<l， n3X(1 - z%)<1。4. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一、第二和第三最大驱 动特性分别为在第一、第二和第三操作温度下的第一、第二和第三 最大驱动电流。5. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一色光为红光，所述第 二色光为绿光，并且所述第三色光为蓝光。6. 根据权利要求4所述的背光源，其中nl 二 n3，并且n2 二 4Xnl。7. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一、第二和第三LED光源设置为临近所述输出照明区域的周边以提供侧光式背光源。8. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一、第二和第三LED光源设置在所述输出照明区域的正背后以提供直接照明式背光源。9. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦迪姆萨瓦蒂夫，罗尔夫W比尔纳特，约翰A惠特利，迈克尔A梅斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]