当前位置:资料首页 > 论 文 > LED照明 > 正文

LED在背光源领域的研究发展及趋势[2]

2014-4-11  来源:(宁波工程学院电子信息工程,08401180122)  作者:钱璐敏  有5284人阅读

本文讲述了 LED“区域控制技术”,“直下式技术”两种技术,LED 作为背光源在液晶电视领域的应用以及发展趋势。

  与其他光源相比,LED背光源最显著的优点是可以提供前所未有的色彩还原性。通过选择适当波长的LED和与之相匹配的彩膜,LED背光源的色彩还原范围可以达到美国国家电视系统委员会(NTSC)标准的105%甚至120%以上。相比较而言,传统的阴极射线管(CRT)电视只有85 %左右,CCFL背光源的液晶电视更是只有65%~75%。在画质就是生命的显示行业,具有更加鲜艳的色彩将是压倒性的优势。依传统观念而言,液晶显示器尤其是液晶电视,由于色彩和响应速度不如CRT甚至PDP而屡遭诟病, 液晶显示器件可以通过瞬间背光闪烁和扫描技术[11],消除普通液晶显示在显示快速移动物体时出现的拖尾模糊现象,画面质量将显著升,LED纳秒量级的响应速度为上述技术的实现提供了坚实的保证。点阵式的LED背光源可以将整个屏幕分成若干区域,根据显示的影像信号,单独控制每个区域的亮度和颜色,所以影像暗的部分能够做到更暗,亮的部分能够更亮,可以获得超过10000∶1的动态对比度,同时,这种LED背光源比通常用的背光源省电48%左右[12 ,13 ]。在使用寿命上,LED可以达到10万小时以上,相当于每天看电视8h, 可以看30多年。与CCFL内含有致命的汞蒸汽不同,LED是半导体固体光源,完全是一种理想的绿色光源。综上所述,具有诸多不可比拟之优势的LED背光源必将在不久的将来,成为LCD重要,甚至是主要的背光光源。

  LED是一种平面点光源,最基本的发光单元是3~5mm 边长的正方形组合在一起的面光源,具有较好的亮度均匀性,所需的辅助光学组件可以做得非常简单,屏幕亮度均匀性比CCFL背光源优越。采用LED背光源时,可采用区域亮度控制解决亮度均匀性问题,而且还可进一步降低背光源的功耗,因为显示的图像在每个具体部位的亮度是不一样的,有的区域较亮、有的区域较暗,所以完全没有必要对整个屏幕采用均匀亮度的背光控制调整,可根据图像内容决定区域亮度控制[14]。而且它具有色域宽、彩色还原性好;可以实时色彩管理;图像稳定清晰;寿命长;无高压,安全可靠;抗震、环保性能好;环境适应性强;利用LED快速点灭特性,还可以消除液晶电视的图像拖尾。

  图4 LCD的成像原理示意图

  LED具有这么多的有点的同时,它同样存在着缺点。首先,它的成本很高,价格贵。LED背光源与同等尺寸CCFL背光源相比,成本高、价格贵。目前LED电视是CCFL电视价格的2~ 5倍。其次,它的发光效率低,亮度低。目前CCFL的输出光通量为5000~ 8000lm,液晶电视的屏幕亮度可达500cd/m2以上,而多数LED背光源发光效率尚无法达到这一指标[13]。再者,LED的白光一致性差,它的波长会随着温度的变化而变化,产生色彩漂移。

  3 LED背光源发展趋势

  3.1 LED薄型化

  随着LED技术的不断提升,LED将薄型化、高功率以及导光板薄型化;“无边框”化。虽然液晶电视机不可能真正实现“无边框”———这只是对超窄边框的一种夸张形容。但是业界专家纷纷预测,无边框产品将成为LED超薄之后液晶电视工艺设计的又一高峰。它的发展趋势如图5:

  图5 大尺寸LED 背光源的发展趋势

  其中,(a)为直下式的背光源,为降低混光高度,要求灯的数量比较多,实现普遍量产;(b)为侧光式的背光源,现在发展到四边入光,需要六根灯条,灯是两个芯片封装在一起,后期随着LED灯功效的提高,会发展为两边入光,见(c),需要4 根灯条,也是两个芯片封装在一起;(d)也是两侧入光,只需两根灯条,在短边入光;(e)为后期发展目标,单侧入光,如现在的笔记本电脑产品和MNT 产品,单个芯片封装,达到客户要求,满足降低成本、提高组装效率、降低功耗、节能环保的要求[15]。

  3.2 LED封装散热向直接封装散热材料方向发展

  现在开发设计的大尺寸LED背光源产品,所要面对的一个重要问题就是散热问题,并且在LED技术中散热问题也是一个比较大的问题。直下式LED大尺寸背光源,有一定量的混光高度,对散热有一定的帮助,并且在整个LED 大板上会相应的做散热板,达到散热效果。由于现在LED灯的功率比较高,并且有一定的能量以热的形式释放,而背光源对热信赖性要求比较严格,过热会影响电路元器件性能、降低LED灯的发光效率、膜材方面产生褶皱现象造成背光源mura 不良、背光源局部温度过热、在模块做老化试验的时候产生液晶工作不稳定现象。而现在开发量产的大尺寸LED侧发光式背光源,要求灯条数量减少,灯的功率加大,对LED灯条的散热要求更高。现在的技术是灯条使用铝基板,灯条在组装到背光源上需要散热条,结构方面要配合更好的散热,但后期随着灯条的减少、相应灯的数量的减少、灯的亮度的增加,对现有技术是一个挑战。后期的趋势集中在LED的发光效率上,发光效率越高,产生的热越低。从LED灯封装技术上考虑,直接把散热材料封装到内部,达到更好的散热效果,随着封装技术的提高,LED灯的散热会更好。并且现在各个LED厂家都在研究LED灯的模块,该种技术是把多个芯片封装在一个模块下,并相应地做散热处理,在Lightbar模块中混光达到最佳状态。使用陶瓷封装更好散热,功率提升向100lm/W 方向发展[16]。

  4 结束语

  全球节能减排的背景下,由于LED所具有的节能、环保、比较经济的特点,它在各方面的应用中越来越多的显示出了重要性。本文主要讲述的是LED作为背光源液晶电视方面的应用,它和传统光源比较所具有的优势,它的“区域控制技术”,“直下式技术”技术的研究以及LED背光源的发展趋势。

 

编辑:Cedar

1 2
【有1人参与评论】

网友评论

标题:
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明中国照明网同意其观点或证实其描述

中国照明网论文频道现向广大业内朋友征集稿件。稿件内容要求具有技术性、可读性。欢迎研究机构、院校、企业进行投稿。

投稿信箱:edit@lightingchina.com.cn
联系电话:0086-020-85530605-5029

(投稿时请注明作者姓名、单位、邮编和地址及电话、E-mail;以便通知审核结果,如发稿七日内无通知请来电查询。)

广东中照网传媒有限公司 版权所有 增值电信业务经营许可证:粤B2-20050039 粤ICP备06007496号
传真:020-85548112 E-mail:Service@lightingchina.com.cn 中国照明网