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低功耗液晶电视LED背光源设计

发布时间:2020-06-30 19:49:19 阅读: 来源:大班椅厂家

通过合理选材并优化机械结构,设计了一款低功耗的118cm(47in)LED背光源。对膜材进行筛选,采用1层扩散膜、2层棱镜膜和1层双层增亮膜(DBEF)进行搭配,保证了背光源的亮度。根据试验确定了LED之间的距离、LED发光面到导光板(LGP)入光面之间的距离和LED发光面与LGP入光面两者的垂直距离。依据上述试验数据进行样品制作并与同类产品对比测试,结果表明:在满足同等光学特性的前提下,所设计的LED背光源具有低功耗的优点。

本文引用地址:引言:

自从欧盟施行了RoHS标准,以消除在欧盟成员国销售的电子产品中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质以后,以汞作为主要成份的冷阴极荧光管(CCFL)注定将逐渐退出历史舞台。同时,绿色环保的LED亮度的提高,促使LED背光技术得到了极大的发展。LED背光凭借着色域广、工作电压低、响应时间短等优点,已呈现出取代CCFL背光的趋势。在当今低碳环保的主题下,低功耗的LED背光的竞争优势更加明显。

如何实现低功耗是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、LEDBar、Bezel和Panel等组成,其能耗主要体现在LEDBar上。通过合理设计背光结构,挑选适合的膜材搭配,减少LED数量,提高LED的利用效率,可以大幅降低LED背光的功耗。本文设计了一款118cm(47in)LE背光源,通过对背光结构的设计和膜材的筛选,在保证背光亮度和均一度等光学特性的前提下,减少了LED的数量,将背光的功耗控制在了较低水平。

2LED背光设计

LED背光目前主要分为两种:直下式和侧光式。所谓直下式就是在背光的整个背面全部设计LED灯,通常应用于大尺寸的背光,其优点是亮度和均匀性好,缺点是使用的LED数量较多,发热现象明显;侧光式是在背光的边缘处设计LED灯,通常应用于小尺寸的背光,优点是使用的LED数量少,散热也较好。但随着LED亮度的提高和背光结构的优化,大尺寸LED背光的发展趋势将从直下式逐渐转变为四边侧光式,再到两边侧光式,最后将发展成为一边侧光式。虽然直下式背光的亮度和均一度都好于侧光式,但是侧光式背光的功耗要远远小于直下式。本文设计的118cm(47in)LED背光为上下两边侧光式,上下两边各有两条LEDBar,每条LEDBar上有60颗5630-LED,其结构如图1所示(文中Panel透过率设置为恒量)。5630-LED的亮度在2010年1月是571m/W,2010年3季度已经提升到70~751 m/W,预计2011年3季度将提升到83~851m/W。随着LED发光效率的提高,能耗将进一步下降。

图1侧光式LEDBar结构图

2.1 膜材筛选

膜材的选择直接决定了LED背光的性能。

为了使用尽可能少的LED而又保持良好的光学特性,本文设计的LED背光选用了1层扩散膜、2层棱镜膜和1层双层增亮膜(DBEF),膜材参数如表1所示。扩散膜可以改变LGP出射的光路,让射出的光更加均匀;还可以隐藏LGP 上的dot,使从正面看不到散射点的影子,扩大视野角,提升辉度。棱镜膜即增亮片,主要利用全反射和折射定律,将分散的光集中于一定角度范围内出射,从而提高该范围内的亮度。DBEF 是本文LED背光模组的关键膜材,可以使整个模组的亮度提升一倍,其工作原理如图2所示。DBEF可以将不能通过下偏光片的光线反射回背光,经背光的二次反射,部分光线又可以通过DBEF和下偏光片出射。经过多次回收和利用,光的透过率得以大幅提高。

表1膜材参数

图2DBEF工作原理示意图

2.2 与LED相关间距的设计

对背光的合理设计可以提高LED的利用效率。影响LED利用效率的结构参数主要有3个:

LED之间的距离;LED发光面到LGP入光面之间的距离;LED发光面和LGP入光面两者的垂直距离。如图3所示。只有将三者综合考虑才能最大化LED的利用效率,从而降低功耗。

图3LED相关间距示意图

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