半户外液晶显示用高亮直下式LED背光设计[3]

　　一般通过使用直下式用的利于光线发散的透镜来改善LED阵列的混光效果，在一定程度上减小了背光模组的厚度，使得采用直下式背光的LCD结构薄型化。同时，较之侧背光结构需使用成本较高的导光板，采用直下式结构只需考虑透镜和扩散板成本，且同等亮度下所用LED数量较少，甚至可以实现超高亮度的性能要求。因此采用直下式背光结构，在成本和能耗上具有明显优势，特别是对于大尺寸的液晶电视，结构厚重的劣势更加不明显，而低成本和低能耗的优势更为突出。

　　本文设计开发了一款用于半户外液晶显示用的高亮度117cm(46in)直下式LED背光源。按照实际的环境要求，液晶屏的亮度要求在800～1　200cd/m2，考虑背光到液晶屏的光效利用率在5.5%左右，则背光源的亮度要达到15　000～21　800cd/m2。如果考虑外加增亮膜，按1.2倍的增亮效果计算，则背光亮度要求达到13　000～18200cd/m2。

　　背光源的有效发光面积为1　040mm ×596mm，考虑产品所需的总体亮度、单灯LED的亮度以及经过背光组件后的光效利用率，可以算出所需LED数量。再使用软件模拟得出LED阵列的排布方式以及所需的理论混光距离。背光源采用Sharp公司生产的直下式用2828型白光LED，功率在0.45W 左右，典型电流为120mA，发光强度在30lm左右。另外该款LED采用蓝光芯片加红绿荧光粉的封装方式，具有较高的显色指数，同时LED的芯片封装基座为陶瓷材料，易于快速有效地散热。

　　在背光有效区域，LED使用数量为1　008颗，阵列确定为42×24的排布方式，如图3所示，将整个LED阵列分成4个驱动部分(由此也方便根据具体需要设计动态驱动控制)，每个部分由21颗LED串联为一组，然后12组LED再通过并联驱动。经过最初的软件按模拟、样品测试及调试，最终确定各LED的排列间距为25mm×25mm，光源阵列的混光距离为25mm。