從LED液晶電視談LED背光技術-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯從LED液晶電視談LED背光技術-基礎電子日前，市面上出現了LED液晶電視與LED電視兩類平板彩電，其外觀差異不大。由于LED電視是一種能耗更低、機身更薄，圖像效果更好的新一代電視，所以有不少電視廠商把LED液晶電視以LED電視的名義來進行宣傳，以混淆是非。事實上，LED液晶電視是“LED背光源液晶電視”的簡稱，顧名思義，該類電視還是屬于液晶電視的一個分支，它只不過把普通液晶電視中的CCFL背光源換成LED背光源而已。

一、LED電視特點簡述

LED電視是用LED直接成像的，采用主動發(fā)光原理。彩色的LED顯示屏用R／G／B三個LED管組成一個像素點，通過控制每一個像素點的亮／滅來實現圖像的顯示，其成像的原理和同樣是主動發(fā)光的等離子非常相似。LED電視內部無背光燈電路，整機很?。s2cm），如圖1所示。目前，雖然LED電視圖像效果及能效均優(yōu)于液晶電視，但價格較高，所以目前銷量比液晶電視小得多，其取代液晶電視還有一段時間。

二、何為LED背光源

從原理上看，液晶顯示有些像是街頭廣告燈箱，背后的光源經過一定擴散，均勻地照射在繪有畫面的透明膠片上，從而透射出亮麗的畫面。液晶板就像是那層膠片，只不過它的畫面是變化的，如圖2所示。

傳統的液晶顯示設各采用CCFL（冷陰極熒光燈，ColdCathodeFluorescentLamps）作為光源，雖然名字很，但我們把它理解為家用的日光燈，只不過燈管非常細，如圖3所示。

LED背光源就是用LED發(fā)光二極管代替?zhèn)鹘y的熒光燈（CCFL），從而作為液晶電視的背光源。簡單地說，就是將原是充滿惰性氣體的熒光燈換成了內含發(fā)光二極管的燈管，如圖4所示。當然，在實際應用中，發(fā)光二極管不一定做成燈管狀，還可排成陣列。如圖5所示。

三、LED發(fā)光原理簡介

LED是英文LightEmittingDiode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上（如圖6所示），四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

發(fā)光二極管的是由P、N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PIN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注人，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，簡稱LED。當LED處于正向導通狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線Ⅱ光的強弱與電流有關。

在視頻領域，人們一般用NTSC作為衡量視頻設各的色彩還原特性的標準。這個指標是指在整個色彩空問內，顯示設備能在各種色彩上顯示到何種飽和度，就是能夠顯示到什么程度的藍色、綠色、紅色。傳統的液晶電視通常采用冷陰極熒光燈（CCFL）作為光源。在日常生活中，經常見到很多物體在日光燈下的色彩都有所失真，這是因為日光燈發(fā)出的光線不是真正意義上的白光，所以顯示顏色不夠豐富，色彩還原度差，能夠覆蓋的色域范圍只有NTSC標準的65％～75％。LED背光源能把液晶電視的色域范圍擴展到NTSC標準的105％，基本上可以重現自然界場景色彩。

四、LED背光源的組成方案

在用LED作背光源時，有兩種方案：一是采用RGB－LED，二是采用白光LED。

用RGB一LED組成背光源時，部分按照明1∶1∶1的數量，即每個單元分別由1只紅色、藍色和綠色LED組成，如圖7所示。目前，常見的方案是每個單元由1只紅色、1只藍色和2只綠色LED組成。因為這組合方式能有效地避免LED在發(fā)光效率上的差異。

采用RGB-LED背光源電視的優(yōu)點主要在于色彩表現力和對比度兩方面較好。這是因為采用RGB三原色獨立發(fā)光元件，其色域范圍能超過NTSC的120％，部分機型可達150％，完全達到或者超越了等離子電視的水準。RGB一LED電視支持背光區(qū)域調整技術，亮度調節(jié)很容易實現，因此在對比度方面，往往能夠達到非常高的動態(tài)對比度，這能極大地提升圖像質量。

RGB－LED電視雖然性能不錯，但也存在以下缺點：一是成本方面沒有優(yōu)勢；二是需要單獨的調光電路和更好的散熱結構，這也會在一定程度上導致電視結構復雜。另外，在該背光源中，如果其中一只壞了，則該點圖像亮度就明顯異常。

白光LED相對于RGB－LED就簡單多了，它用只能發(fā)出白色光線的LED光源代替CCFL熒光管。由于白光LED不像RGB－LED那樣需要涉及背光源的調光，因此在電路結構方面的要求相對不高。雖然白光LED色彩表現上不如RGB－LED，但比CCFL燈管好，加之每只LED在發(fā)光上可以互相補充，即使某只LED損壞，也基本能保證亮度的均勻，加之成本上的優(yōu)勢，因此白光LED已成為普及型LED液晶電視的優(yōu)選方案。

五、LED背光源的安裝方式

在LED背光源的安裝中，按人射位置可分為直下式（將顯示屏的整個背面換成LED）與側人式（周邊放上LED）兩大類。

直下式背光源安裝簡單，不需要導光板，LED陣列置于燈箱底部，從LED發(fā)出的光經過底面和側面反射，再通過表面的擴散板和光學模組均勻射出，如圖8所示。

直下式背光源的厚度由燈箱底部和散射板的距離決定，通常厚度越厚，背光源的光均勻性就越好。在背光源較薄的情況下，色彩和亮度均勻性就成了直下式背光源的技術關鍵。LED燈的光場分布類型對背光源的色彩和亮度均勻性起著重要作用。目前，背光源所用LED燈通常有朗伯型和邊發(fā)射型兩種。由于邊發(fā)射型LED更有利于背光源的光均勻性，直下式背光源大都采用邊發(fā)射型LED，但不宜采用大角度邊發(fā)射LED，這是因為其中問光強偏低，易造成暗斑，影響背光源的均勻性。

側入式是指將LED安裝在經過特殊設計的導光板側邊。如圖9所示。因光源置于導光板側邊，后面只需反射片即可，這樣就可以把電視做得很薄，但這種方式的光源利用率較低，且越薄利用率越低，約50％。

六、LED背光源的優(yōu)點

1.工作電壓低

LED使用低壓電源，供電電壓在5V～24V之間，因此省略了冷陰極背光的升壓電路，電源的安全系數大為提高，特別適用于公共場所。同時，其供電模塊的設計也頗為簡單。

2.高效低耗

采用LED背光源的液晶彩電的功率比采用CCFL背光源的同尺寸液晶彩電低1／3，甚至更多，這更是等離子彩電無法比擬的。如果采用動態(tài)LED背光源，則47英寸的LED背光源液晶電視功耗可低至10W.

另外，LED的壽命高達10萬小時（光衰為初始的50％），穩(wěn)定性高，且無水銀之類的有毒物質，綠色環(huán)保。

3.響應時間短，抗震性好

傳統CCFL燈管的發(fā)光頻率較低，動態(tài)場景可能產生畫面跳動，而LED背光可以靈活調整發(fā)光頻率，而且頻率大大高于CCFL，因此能完美地呈現運動畫面。另外，平面狀結構讓LED擁有穩(wěn)固的內部結構，抗震性能極高，遠強于CCFL燈管。