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半月談:LED背光設(shè)計(jì)知多少?

發(fā)布時(shí)間:2013-04-24 責(zé)任編輯:eliane

【導(dǎo)讀】LED由于其低功耗,節(jié)能環(huán)保,壽命長(zhǎng)等特性廣泛用于手機(jī),電視,汽車等領(lǐng)域的背光源,隨著大功率LED的出現(xiàn)以及便攜電子產(chǎn)品小型化,LED背光技術(shù)運(yùn)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣。而關(guān)于LED背光的設(shè)計(jì)你又知道多少呢?我們一起來(lái)看看吧!

LED背光設(shè)計(jì)知多少

近年來(lái),LED顯示屏行業(yè)已經(jīng)步入成熟期,隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇,2013年LED產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),對(duì)背光與照明的需求顯著增加。相比CCFL,LED有具有壽命長(zhǎng),發(fā)光效率高,無(wú)干擾等特點(diǎn)。原來(lái)一直在使用CCFL(冷陰極熒光燈)背光源的筆記本和顯示器產(chǎn)品中LED背光的使用量也在不斷擴(kuò)大。同時(shí)在CCFL一統(tǒng)天下的液晶電視領(lǐng)域,隨著海信推出第一款LED背光電視,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上LED背光電視產(chǎn)品也紛紛出現(xiàn)在市場(chǎng)中。
 
直下式與側(cè)光式LED的背光源對(duì)比

在液晶電視領(lǐng)域,市場(chǎng)上主要銷售的LED背光源技術(shù)主要有直下式白色LED光源和側(cè)入式白色LED光源兩種。直下式強(qiáng)調(diào)畫質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)異,側(cè)入式則強(qiáng)調(diào)超薄節(jié)能領(lǐng)先,各有優(yōu)缺點(diǎn),以及成本差異,但在終端產(chǎn)品售價(jià)上則互有高低;研究機(jī)構(gòu)LEDinside認(rèn)為,由于超薄電視日益受到歡迎,側(cè)光式LED TV的銷量增長(zhǎng)會(huì)較快,價(jià)格上較平易近人。而直下式LED TV則受到需要高端影音設(shè)備的消費(fèi)者歡迎。

圖:直下式與側(cè)入式排列方式
圖:直下式與側(cè)入式排列方式

直下式LED的背光源技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn):

直下式LED背光源是把LED芯片均勻地配置在液晶面板的后方當(dāng)作發(fā)光源,使背光可以均勻傳達(dá)到整個(gè)屏幕,畫面細(xì)節(jié)更細(xì)膩逼真。

直下式的優(yōu)點(diǎn)是能夠分別設(shè)置不同的背光源模塊權(quán)責(zé)區(qū)域,理論上也可以做到每一顆LED獨(dú)立發(fā)光控制亮度。

缺點(diǎn)是線路與設(shè)計(jì)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(duì)較高。尤其是早期LED TV剛推出時(shí),使用RGB三色LED來(lái)提高演色性,讓畫面色彩能夠更鮮艷,成本自然高居不下,但隨著近年業(yè)界采用較便宜的白光LED來(lái)當(dāng)背光源,目前已經(jīng)可以調(diào)整到較佳的水平。除成本較高外,直下式LED TV畫面變換過(guò)程中,畫面上的亮區(qū)域要調(diào)整成暗區(qū)域時(shí),鄰近畫面區(qū)域的灰階層次會(huì)被影響而降低,產(chǎn)生了些微模糊(blooming)的現(xiàn)象。如果直下式LED背光模塊配置在液晶屏幕后方的LED芯片密度越高,或者是分區(qū)調(diào)光的區(qū)域越多,產(chǎn)生模糊現(xiàn)象的機(jī)率會(huì)比較小。另外直下式LED TV較側(cè)光式LED TV耗電,原因是采用較多的LED芯片數(shù),但還是比CCFL背光液晶電視省電。

側(cè)光式LED的背光源技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn):

側(cè)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(dǎo)光板,讓LED背光模塊發(fā)光時(shí),把從屏幕邊緣發(fā)射的光透過(guò)導(dǎo)光板輸送到屏幕中央的區(qū)域去,這樣整體就有足夠的背光量,可讓液晶屏幕顯示畫面。

側(cè)光式LED背光源的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè),其一是可使用較少顆的LED芯片,節(jié)省成本,其二就是能夠打造比較輕薄的機(jī)身,讓LED TV液晶面板的后方不需要配置LED模塊,而是放置在側(cè)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(jī)種來(lái),成本上也比較便宜。

側(cè)光式LED背光的缺點(diǎn),就是畫面均勻性不佳。盡管側(cè)光式LED TV的厚度較薄,可是使用的LED芯片數(shù)量比較少,而且是透過(guò)導(dǎo)光板的方式把光送到畫面,這會(huì)造成這種LED TV的四周邊緣畫面亮度,比屏幕中央要亮,屏幕的邊緣區(qū)域會(huì)比畫面中間的溫度高。
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采用LED作為背光源所面臨的困難

LED作為L(zhǎng)CD背光源應(yīng)用,已廣泛用于手機(jī)、汽車、電視、電子手表、電子計(jì)算器和刷卡機(jī)上,隨著便攜電子產(chǎn)品日趨小型化,LED背光源更具優(yōu)勢(shì),但對(duì)于LED背光的普及,仍存在以下幾個(gè)困難:

困難一:LED過(guò)高的成本

不論是上網(wǎng)本還是筆記本計(jì)算機(jī),其屏幕尺寸基本上都在15英寸以下,并且使用的都是成本相對(duì)較低的白光LED。由于它們所搭載的LED背光模塊尺寸相對(duì)較小,成本和CCFL背光差距并不是太大。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(shí)際面積要比筆記本計(jì)算機(jī)產(chǎn)品大上數(shù)倍甚至更多,因此即使是成本相對(duì)較低的背光LED模塊,價(jià)格也要貴上很多。

由于三色LED背光模塊在結(jié)構(gòu)上比普通的白光LED更加復(fù)雜,因此它的成本要更加昂貴,相對(duì)于三色LED背光液晶顯示器而言,使用普通白光LED液晶顯示器的價(jià)格相對(duì)而言要便宜不少,但依然要比同類功效的CCFL液晶顯示器價(jià)格貴數(shù)百元。而在目前經(jīng)濟(jì)環(huán)境不容樂(lè)觀的情況下,消費(fèi)者在選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)往往會(huì)更加注重價(jià)格,更加愿意購(gòu)買價(jià)格更便宜的CCFL背光液晶顯示器。

困難二:色彩控制不準(zhǔn)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(shí)并非如此。白光LED背光源與普通沒(méi)有加入磷粉等物質(zhì)的CCFL背光源相同,一般只能提供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松達(dá)到 100%以上。但使用過(guò)消費(fèi)級(jí)廣色域的作圖用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)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芯片的限制,大多廣色域機(jī)型都存在一定的偏色現(xiàn)象,或色彩過(guò)于飽和,色彩還原并不是特別準(zhǔn)確,這樣對(duì)于一些色彩精度要求很高的制圖或?qū)I(yè)用戶而言,這樣的液晶顯示器顯然無(wú)法達(dá)到他們的要求。

而對(duì)于擁有更加廣闊色域范圍的三色LED背光而言,若想要將色彩控制得更準(zhǔn)確,對(duì)液晶顯示器控制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(duì)消費(fèi)級(jí)的三色LED背光液晶顯示器以及液晶電視上進(jìn)行測(cè)試時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)三角色域圖中的紅色或其它一種原色會(huì)發(fā)出過(guò)度溢出的現(xiàn)象。

困難三:上游廠商的設(shè)備更新及市場(chǎng)需求

上游的面板廠商以及背光模塊生產(chǎn)廠商一直在生產(chǎn)CCFL背光模塊,其生產(chǎn)設(shè)備都是為生產(chǎn)CCFL背光源而引進(jìn)的,經(jīng)過(guò)數(shù)年的生產(chǎn)和使用后,這些上游廠商已經(jīng)逐漸盈利,并且在設(shè)備還未到達(dá)使用年限的時(shí)候,廠商也希望它們能夠?yàn)樽约簞?chuàng)造出更多的利潤(rùn)。但不論是生產(chǎn)白光 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(chǎn)設(shè)備,即若要立刻大規(guī)模制造LED背光模塊,這些模塊廠商必須更換全新的設(shè)備,并且現(xiàn)有的CCFL模塊生產(chǎn)設(shè)備將會(huì)全部被“荒廢”。這顯然需要模塊生產(chǎn)廠商花費(fèi)巨大的成本,換成任何一個(gè)人當(dāng)老板,沒(méi)人會(huì)作出立刻全線換代的決定。

一些資金充裕、產(chǎn)能充足的模塊工廠會(huì)在保持繼續(xù)生產(chǎn)CCFL背光源的同時(shí),也會(huì)逐漸引進(jìn)新的LED背光生產(chǎn)設(shè)備,從而逐漸將傳統(tǒng)的CCFL背光生產(chǎn)設(shè)備替換掉。但這需要長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程才能實(shí)現(xiàn),并非一日之功。并且消費(fèi)者會(huì)認(rèn)為,LED背光液晶并非一定要購(gòu)買,普通的 CCFL液晶完全能夠滿足自己的需求,并且價(jià)格也更加便宜,這樣用戶也缺少一種購(gòu)買LED背光的理由。

困難四:LED背光技術(shù)在大尺寸顯示屏的應(yīng)用

LED 背光系統(tǒng)則由于發(fā)光功率比較低,長(zhǎng)期以來(lái)只能應(yīng)用在小尺寸的LCD 當(dāng)中。然而,由于LED 背光系統(tǒng)本身具有CCFL 無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),比如:色彩還原好、省電、壽命長(zhǎng);另外由于LED 背光不含汞蒸汽,對(duì)環(huán)境的污染也少,加上大功率LED 的出現(xiàn),相信這個(gè)問(wèn)題很快可以得到改善,LED背光技術(shù)也將運(yùn)用到更多的地方。

LED背光技術(shù)應(yīng)用及設(shè)計(jì)需求

目前LED背光技術(shù)已應(yīng)用在手機(jī),汽車,電視等領(lǐng)域,以下搜集了LED背光在汽車,電視及手機(jī)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方案相關(guān)文章,供大家參考。

LED背光在車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

LED背光照明在汽車上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是在儀表板、導(dǎo)航儀等車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)上。由于這些應(yīng)用處于嚴(yán)酷的汽車電環(huán)境中,必須補(bǔ)償范圍很寬的環(huán)境照明條件變化,而且必須能放入非常受限的空間中,該如何優(yōu)化這種設(shè)計(jì)呢? 請(qǐng)參考:LED背光在車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

低功耗液晶電視LED背光源設(shè)計(jì)方案

如何實(shí)現(xiàn)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(xiàn)在LED Bar上。通過(guò)合理設(shè)計(jì)背光結(jié)構(gòu),挑選適合的膜材搭配,減少LED數(shù)量,提高LED的利用效率,可以大幅降低LED背光的功耗。本文設(shè)計(jì)了一款118cm(47in)LE背光源,通過(guò)對(duì)背光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和膜材的篩選,在保證背光亮度和均一度等光學(xué)特性的前提下,減少了LED的數(shù)量,將背光的功耗控制在了較低水平。

手機(jī)LED背光電源管理的設(shè)計(jì)需求

手機(jī)背光是當(dāng)今LED最大的應(yīng)用市場(chǎng)之一,由于市場(chǎng)已處于飽和狀態(tài),價(jià)格下滑明顯,雖然銷售量持續(xù)增加,但銷售金額并沒(méi)有明顯的成長(zhǎng)。盡管如此,5到10吋手機(jī)裝置的背光應(yīng)用仍將是市場(chǎng)成長(zhǎng)新動(dòng)力。該文章獨(dú)家專訪AnalogicTech應(yīng)用工程主任 David Brown,探討了LED背光之電源管理設(shè)計(jì)需求。

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