一种电视中应用LED背光源的设计
引言
由于液晶显示屏本身并不发光，所以为液晶显示器件提供所有光源的背光源扮演着十分重要的角色。虽然，由于成本低廉、技术成熟等原因，冷阴极灯管（ccfl）仍将是未来几年内液晶显示器件（lcd）背光源绝对主要的光源。但人们也逐渐认识到ccfl本身存在的若干致命弱点，比如含有对人体有害的汞蒸汽，色彩还原性差等。
因此，随着环保意识的提高以及用户对画面质量越来越高的要求，出现了ccfl 灯管被其他光源所取代的趋势，这些替代者包括发光二极管（led）、电极外置荧光灯（eefl）、场致发光平面光源（el flat lamp）和有机电致发光（oled）等。其中具有环保、色彩还原性好、寿命长等优点的固体光源led是最被看好的下一代绿色背光光源，被普遍认同为大势所趋。
与其他光源相比，led背光源最显着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，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，画面质量将显着提升，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。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。
虽然led背光源已然成为国际研究的热点，但是在中国内地的研究才刚刚开始。在与背光源结合最为紧密的液晶面板厂家中，京东方成为中国内地第一个研究和开发出led背光样品的液晶面板厂家。研发的目标，就是希望在不久的将来能够为业界提供带led背光源的液晶模组产品。本文设计和制作了一款66cm（26in）液晶电视用，led背光源。模拟出led的光学分布，以此为基础模拟出led阵列的光强和颜色分布，得到适合的背光源厚度尺寸。在实际制作中，采用高效的驱动电路对，led阵列进行驱动，利用铝制散热片为背光源提供良好的散热。在整体背光源功耗为150w时，中心亮度达到13390cm/m2,均匀度为84.1%色彩还原性达到ntsc标准102%,远远超过ccfl背光源的70%.
设 计
本文以一款66cm led背光源为目标进行设计。考虑到背光源所需要的亮度较大，使用led的数目较多，而且需要大的散热面积，所以采用直下式背光结构。图1是直下式led 背光源示意图，包括一个光学反射腔作为整体结构的支撑、和散热片结合的led阵列、由扩散板和光学膜组成的背光源出光面，最后和液晶面板构成液晶面板模组。
图1 直下式led背光示意图
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因此，随着环保意识的提高以及用户对画面质量越来越高的要求，出现了ccfl 灯管被其他光源所取代的趋势，这些替代者包括发光二极管（led）、电极外置荧光灯（eefl）、场致发光平面光源（el flat lamp）和有机电致发光（oled）等。其中具有环保、色彩还原性好、寿命长等优点的固体光源led是最被看好的下一代绿色背光光源，被普遍认同为大势所趋。
与其他光源相比，led背光源最显着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，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，画面质量将显着提升，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。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。
虽然led背光源已然成为国际研究的热点，但是在中国内地的研究才刚刚开始。在与背光源结合最为紧密的液晶面板厂家中，京东方成为中国内地第一个研究和开发出led背光样品的液晶面板厂家。研发的目标，就是希望在不久的将来能够为业界提供带led背光源的液晶模组产品。本文设计和制作了一款66cm（26in）液晶电视用，led背光源。模拟出led的光学分布，以此为基础模拟出led阵列的光强和颜色分布，得到适合的背光源厚度尺寸。在实际制作中，采用高效的驱动电路对，led阵列进行驱动，利用铝制散热片为背光源提供良好的散热。在整体背光源功耗为150w时，中心亮度达到13390cm/m2,均匀度为84.1%色彩还原性达到ntsc标准102%,远远超过ccfl背光源的70%.
设 计
本文以一款66cm led背光源为目标进行设计。考虑到背光源所需要的亮度较大，使用led的数目较多，而且需要大的散热面积，所以采用直下式背光结构。图1是直下式led 背光源示意图，包括一个光学反射腔作为整体结构的支撑、和散热片结合的led阵列、由扩散板和光学膜组成的背光源出光面，最后和液晶面板构成液晶面板模组。
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