半月談:LED背光設計知多少?
發布時間:2013-04-24 責任編輯:eliane
【導讀】LED由於其低功耗,節能環保,壽命長等特性廣泛用於手機,電視,汽車等領域的背光源,隨著大功率LED的出現以及便攜電子產品小型化,LED背光技術運用範圍也會越來越廣。而關於LED背光的設計你又知道多少呢?我們一起來看看吧!

近年來,LED顯示屏行業已經步入成熟期,隨著經濟的複蘇,2013年LED產業將呈現增長趨勢,對背光與照明的需求顯著增加。相比CCFL,LED有具有壽命長,發光效率高,無幹擾等特點。原來一直在使用CCFL(冷陰極熒光燈)背光源的筆記本和顯示器產品中LED背光的使用量也在不斷擴大。同時在CCFL一統天下的液晶電視領域,隨著海信推出第一款LED背光電視,國內市場上LED背光電視產品也紛紛出現在市場中。
在液晶電視領域,市場上主要銷售的LED背光源技術主要有直下式白色LED光源和側入式白色LED光源兩種。直下式強調畫質表現優異,側入式則強調超薄節能領先,各有優缺點,以及成本差異,但在終端產品售價上則互有高低;研究機構LEDinside認為,由於超薄電視日益受到歡迎,側光式LED TV的銷量增長會較快,價格上較平易近人。而直下式LED TV則受到需要高端影音設備的消費者歡迎。

圖:直下式與側入式排列方式
直下式LED的背光源技術優缺點:
直下式LED背光源是把LED芯片均勻地配置在液晶麵板的後方當作發光源,使背光可以均勻傳達到整個屏幕,畫麵細節更細膩逼真。
直下式的優點是能夠分別設置不同的背光源模塊權責區域,理論上也可以做到每一顆LED獨立發光控製亮度。
缺點是線路與設計成本不易,直下式LED背光的大尺寸液晶電視需要用到上千顆LED芯片,成本相對較高。尤其是早期LED TV剛推出時,使用RGB三色LED來提高演色性,讓畫麵色彩能夠更鮮豔,成本自然高居不下,但隨著近年業界采用較便宜的白光LED來當背光源,目前已經可以調整到較佳的水平。除成本較高外,直下式LED TV畫麵變換過程中,畫麵上的亮區域要調整成暗區域時,鄰近畫麵區域的灰階層次會被影響而降低,產生了些微模糊(blooming)的現象。如果直下式LED背光模塊配置在液晶屏幕後方的LED芯片密度越高,或者是分區調光的區域越多,產生模糊現象的機率會比較小。另外直下式LED TV較側光式LED TV耗電,原因是采用較多的LED芯片數,但還是比CCFL背光液晶電視省電。
側光式LED的背光源技術優缺點:
側光式LED背光源,是把LED芯片配置在液晶屏幕的四周邊緣,再搭配導光板,讓LED背光模塊發光時,把從屏幕邊緣發射的光透過導光板輸送到屏幕中央的區域去,這樣整體就有足夠的背光量,可讓液晶屏幕顯示畫麵。
側光式LED背光源的優點有兩個,其一是可使用較少顆的LED芯片,節省成本,其二就是能夠打造比較輕薄的機身,讓LED TV液晶麵板的後方不需要配置LED模塊,而是放置在側邊,可減少屏幕整體的厚度,打造出較直下式LED背光液晶電視更薄的機種來,成本上也比較便宜。
側光式LED背光的缺點,就是畫麵均勻性不佳。盡管側光式LED TV的厚度較薄,可是使用的LED芯片數量比較少,而且是透過導光板的方式把光送到畫麵,這會造成這種LED TV的四周邊緣畫麵亮度,比屏幕中央要亮,屏幕的邊緣區域會比畫麵中間的溫度高。
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采用LED作為背光源所麵臨的困難
LED作為LCD背光源應用,已廣泛用於手機、汽車、電視、電子手表、電子計算器和刷卡機上,隨著便攜電子產品日趨小型化,LED背光源更具優勢,但對於LED背光的普及,仍存在以下幾個困難:
困難一:LED過高的成本
不論是上網本還是筆記本計算機,其屏幕尺寸基本上都在15英寸以下,並且使用的都是成本相對較低的白光LED。由於它們所搭載的LED背光模塊尺寸相對較小,成本和CCFL背光差距並不是太大。而液晶顯示器的屏幕尺寸基本上都在22英寸以上,屏幕的實際麵積要比筆記本計算機產品大上數倍甚至更多,因此即使是成本相對較低的背光LED模塊,價格也要貴上很多。
由於三色LED背光模塊在結構上比普通的白光LED更加複雜,因此它的成本要更加昂貴,相對於三色LED背光液晶顯示器而言,使用普通白光LED液晶顯示器的價格相對而言要便宜不少,但依然要比同類功效的CCFL液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)價(jia)格(ge)貴(gui)數(shu)百(bai)元(yuan)。而(er)在(zai)目(mu)前(qian)經(jing)濟(ji)環(huan)境(jing)不(bu)容(rong)樂(le)觀(guan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),消(xiao)費(fei)者(zhe)在(zai)選(xuan)購(gou)產(chan)品(pin)時(shi)往(wang)往(wang)會(hui)更(geng)加(jia)注(zhu)重(zhong)價(jia)格(ge),更(geng)加(jia)願(yuan)意(yi)購(gou)買(mai)價(jia)格(ge)更(geng)便(bian)宜(yi)的(de)CCFL背光液晶顯示器。
困難二:色彩控製不準確
很多人都有這樣的誤解:采用LED背光源的液晶顯示器一定能夠擁有更加豐富的色域,但事實並非如此。白光LED背光源與普通沒有加入磷粉等物質的CCFL背光源相同,一般隻能提供72%左右的NTSC色域。若使用三色LED背光源,液晶顯示器的色域值就能夠輕鬆達到 100%以上。但使用過消費級廣色域的作圖用戶會發現一個問題,普通的廣色域液晶顯示器雖然能夠提供更加豐富的色彩,但是受到顯示器IC芯xin片pian的de限xian製zhi,大da多duo廣guang色se域yu機ji型xing都dou存cun在zai一yi定ding的de偏pian色se現xian象xiang,或huo色se彩cai過guo於yu飽bao和he,色se彩cai還hai原yuan並bing不bu是shi特te別bie準zhun確que,這zhe樣yang對dui於yu一yi些xie色se彩cai精jing度du要yao求qiu很hen高gao的de製zhi圖tu或huo專zhuan業ye用yong戶hu而er言yan,這zhe樣yang的de液ye晶jing顯xian示shi器qi顯xian然ran無wu法fa達da到dao他ta們men的de要yao求qiu。
而對於擁有更加廣闊色域範圍的三色LED背光而言,若想要將色彩控製得更準確,對液晶顯示器控製IC的要求和能力更高。因此我們一般使用蜘蛛或Eyeone校色儀對消費級的三色LED背光液晶顯示器以及液晶電視上進行測試時,會發現三角色域圖中的紅色或其它一種原色會發出過度溢出的現象。
困難三:上遊廠商的設備更新及市場需求
上遊的麵板廠商以及背光模塊生產廠商一直在生產CCFL背光模塊,其生產設備都是為生產CCFL背bei光guang源yuan而er引yin進jin的de,經jing過guo數shu年nian的de生sheng產chan和he使shi用yong後hou,這zhe些xie上shang遊you廠chang商shang已yi經jing逐zhu漸jian盈ying利li,並bing且qie在zai設she備bei還hai未wei到dao達da使shi用yong年nian限xian的de時shi候hou,廠chang商shang也ye希xi望wang它ta們men能neng夠gou為wei自zi己ji創chuang造zao出chu更geng多duo的de利li潤run。但dan不bu論lun是shi生sheng產chan白bai光guang LED背光源還是更高端的三色LED背光源,都需要使用和CCFL背光模塊不同的生產設備,即若要立刻大規模製造LED背光模塊,這些模塊廠商必須更換全新的設備,並且現有的CCFL模塊生產設備將會全部被“荒廢”。這顯然需要模塊生產廠商花費巨大的成本,換成任何一個人當老板,沒人會作出立刻全線換代的決定。
一些資金充裕、產能充足的模塊工廠會在保持繼續生產CCFL背光源的同時,也會逐漸引進新的LED背光生產設備,從而逐漸將傳統的CCFL背光生產設備替換掉。但這需要長時間的過程才能實現,並非一日之功。並且消費者會認為,LED背光液晶並非一定要購買,普通的 CCFL液晶完全能夠滿足自己的需求,並且價格也更加便宜,這樣用戶也缺少一種購買LED背光的理由。
困難四:LED背光技術在大尺寸顯示屏的應用
LED 背光係統則由於發光功率比較低,長期以來隻能應用在小尺寸的LCD 當中。然而,由於LED 背光係統本身具有CCFL 無法比擬的優點,比如:色彩還原好、省電、壽命長;另外由於LED 背光不含汞蒸汽,對環境的汙染也少,加上大功率LED 的出現,相信這個問題很快可以得到改善,LED背光技術也將運用到更多的地方。
LED背光技術應用及設計需求
目前LED背光技術已應用在手機,汽車,電視等領域,以下搜集了LED背光在汽車,電視及手機領域的設計方案相關文章,供大家參考。
LED背光在車載信息娛樂係統中的設計及應用
LED背光照明在汽車上已經得到了廣泛的應用,尤其是在儀表板、daohangyidengchezaixinxiyulexitongshang。youyuzhexieyingyongchuyuyankudeqichedianhuanjingzhong,bixubuchangfanweihenkuandehuanjingzhaomingtiaojianbianhua,erqiebixunengfangrufeichangshouxiandekongjianzhong,gairuheyouhuazhezhongshejine? 請參考:LED背光在車載信息娛樂係統中的設計及應用。
低功耗液晶電視LED背光源設計方案
如何實現低功耗是LED背光的主要研究方向之一。LED背光主要由Back Cover、LGP、膜材、Mold Frame、LED Bar、Bezel和Panel等組成,其能耗主要體現在LED Bar上。通過合理設計背光結構,挑選適合的膜材搭配,減少LED數量,提高LED的利用效率,可以大幅降低LED背光的功耗。本文設計了一款118cm(47in)LE背光源,通過對背光結構的設計和膜材的篩選,在保證背光亮度和均一度等光學特性的前提下,減少了LED的數量,將背光的功耗控製在了較低水平。
手機LED背光電源管理的設計需求
手機背光是當今LED最大的應用市場之一,由於市場已處於飽和狀態,價格下滑明顯,雖然銷售量持續增加,但銷售金額並沒有明顯的成長。盡管如此,5到10吋手機裝置的背光應用仍將是市場成長新動力。該文章獨家專訪AnalogicTech應用工程主任 David Brown,探討了LED背光之電源管理設計需求。
相關閱讀:
半月談:LED背光驅動電路怎樣設計更靠譜
http://www.0-fzl.cn/opto-art/80020757
探討LED背光、LED與OLED成像技術的差別
http://www.0-fzl.cn/opto-art/80016426
LED背光源亮度均勻性的影響分析
http://www.0-fzl.cn/opto-art/80015723
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