一种直下式LED背光源的设计方案.docx

PAGE 1 PAGE 1 一种直下式LED背光源的设计方案 摘 要：介绍了LED 背光源代替CCFL背光源的详细应用。通过对CCFL背光源特点的说明。进而阐述了LED 背光源实际方案及达到的技术效果。并通过对一款47in LED背光源的设计和制作。进行了具体的阐述。测试结果为中心亮度11,230nits、整体功耗178W 、匀称度96.26%、颜色还原性达到NTSC标准的128.15%.远远超过了CCFL背光源的70%. 引 言  液晶显示器主要由LCD（液晶面板）和背光源组成。由于LCD本身不发光，所以LCD需要通过外部光源实现透射或者反射显示。现有的LCD大多数是带有背光源的透射型器件，背光源的发光特性将直接影响到LCD显示器件的画面品质，因此，背光源是液晶显示器特别重要的组成部件。  价格低廉，技术成熟的CCFL（冷阴极灯光管）仍是现有液晶显示器件背光源的主要光源。但LED（发光二极管）作为显示器件应用的领域也越来越广，尤其是在液晶电视的功能越来越强，结构越来越美观的形势下，LED应用于液晶电视的各个部分，并在快速的更新，高亮度、高品质、多功能是目前新产品的一个主要目的。  LED背光源目前大致可以分为直下式和侧光式两种。直下式是在液晶显示器的整个背面全部设计LED灯：侧光式是在液晶显示器的边缘设计LED灯。一般状况下，在30in以上的大尺寸液晶电视中应用直下式背光源，30in以下则可用侧光式背光源。  本文所设计的直下式LED背光源，尺寸为47in,内容涉及了背光源结构和电路设计，包括对LED灯的排布进行设计，这些基于电路板来实现。同时，电路板的尺寸、外形、元器件支配则依据背光源的结构来确定。安装完电路板之后，再在上面盖上所需的光学膜材，并安装各种构件，以组装成一个完整的背光源。  1 与CCFL技术的对比分析  1.1 CCFL的特点  CCFL是填充了惰性气体的密封玻璃管，当在管上加高电压时，气体电离产生紫外（UV）光，UV光激励内部磷光粉涂层，产生可见光。  CCFL具有的特点包括白光源、低成本、长寿命（大于25,000小时）、高电压驱动、含有有毒气体汞。  目前，以CCFL作为背光源是液晶电视的主流。但是CCFL存在一个本质的缺点，即能够达到的色域（即电视机的颜色表现范围）较小，一般的CCFL一般只能够达到NTSC（美国国家电视系统委员会）色域标准的72% ,而且它含有汞这种有毒气体，不符合绿色环保的要求。  1.2 LED的特点  LED作为新的发光源有许多优点，例如节能、环保、尺寸小、反应快速、寿命长等。  LED作为背光源显着的优点是可以供应前所未有的颜色还原性，通过选择合适短波长的LED和与之相配的彩膜，LED背光源的颜色还原范围可以达到美国国家电视系统委员会标准的105% ,甚至可以达到1 20% 以上。在画质上，LED背光源显示得更加艳丽和光明。  但是LED也有一些缺点，首先是价格，在大尺寸范围内，LED背光源的价格是CCFL背光源的3~5倍左右：其次是发光效率，目前商用的LED发光效率的约为60~801m/W ,而CCFL的发光效率约为80~1001m/W ;就是散热，对于大尺寸的背光源来说，LED工作时会散发出大量的热。  不过随着技术的进展，LED的不足正在逐步改善：  1）发光效率。由于CCFL是圆柱形，它所发出的光是无方向性的。当它放在LCD屏幕下方时，尽管采纳半圆形反光镜，仍旧有相当多的一部分光被铺张掉了。而LED通常采纳侧光辐射，它的光能比较有效地被利用。因此从总体来看，它的效率仍旧比CCFL要高，而且LED的发光效率还在逐年提高；2）动态背光技术的提出，不仅解决了散热问题，而且还得到了亮度匀称、降低功耗等一系列的好处。  2 LED背光源的设计  本文设计了一台47in的LED背光源。由于背光源所需要的亮度较大，使用的LED数目许多，所以采纳直下式背光源结构。  在进行LED背光源设计的时候，首先要做的就是对LED进行选择，针对液晶屏上使用的彩膜选择适合的LED,再进行电路设计。本设计采纳的是小功率、RGB三色的LED。  如图1所示，电路板上由LED灯组、连接器、电路芯片、安装孔组成。其中每个LED灯组是由R、G、B三颗不同颜色的LED灯组成，LED灯组为一个发光单元，如图2所示。   图1 LED灯条（1.电路板：2.绿色LED;3.红色LED;4.蓝色LED;5.连接器；6.电路芯片；7.安装孔）   图2 LED 灯组  由于背光源是一种匀称的面光源，采纳LED作