【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！
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。
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
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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