基于一款47in LED背光源的設(shè)計(jì)和制作方法介紹

背光源實(shí)際方案及達(dá)到的技術(shù)效果。并通過(guò)對(duì)一款47in LED背光源的設(shè)計(jì)和制作。進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。測(cè)試結(jié)果為中心亮度11，230nits、整體功耗178W 、均勻度96.26%、色彩還原性達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的128.15%.遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了CCFL背光源的70%.

引言

液晶顯示器主要由LCD（液晶面板）和背光源組成。因?yàn)長(zhǎng)CD本身不發(fā)光，所以LCD需要通過(guò)外部光源實(shí)現(xiàn)透射或者反射顯示。現(xiàn)有的LCD大多數(shù)是帶有背光源的透射型器件，背光源的發(fā)光特性將直接影響到LCD顯示器件的畫(huà)面品質(zhì)，因此，背光源是液晶顯示器非常重要的組成部件。

價(jià)格低廉，技術(shù)成熟的CCFL（冷陰極燈光管）仍是現(xiàn)有液晶顯示器件背光源的主要光源。但LED（發(fā)光二極管）作為顯示器件應(yīng)用的領(lǐng)域也越來(lái)越廣，尤其是在液晶電視的功能越來(lái)越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)越來(lái)越美觀的形勢(shì)下，LED應(yīng)用于液晶電視的各個(gè)部分，并在迅速的更新，高亮度、高品質(zhì)、多功能是目前新產(chǎn)品的一個(gè)主要目的。

LED背光源目前大致可以分為直下式和側(cè)光式兩種。直下式是在液晶顯示器的整個(gè)背面全部設(shè)計(jì)LED燈：側(cè)光式是在液晶顯示器的邊緣設(shè)計(jì)LED燈。一般情況下，在30in以上的大尺寸液晶電視中應(yīng)用直下式背光源，30in以下則可用側(cè)光式背光源。

本文所設(shè)計(jì)的直下式LED背光源，尺寸為47in，內(nèi)容涉及了背光源結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，包括對(duì)LED燈的排布進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些基于電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，電路板的尺寸、形狀、元器件安排則根據(jù)背光源的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。安裝完電路板之后，再在上面蓋上所需的光學(xué)膜材，并安裝各種構(gòu)件，以組裝成一個(gè)完整的背光源。

1 與CCFL技術(shù)的對(duì)比分析

1.1 CCFL的特點(diǎn)

CCFL是填充了惰性氣體的密封玻璃管，當(dāng)在管上加高電壓時(shí)，氣體電離產(chǎn)生紫外（UV）光，UV光激勵(lì)內(nèi)部磷光粉涂層，產(chǎn)生可見(jiàn)光。

CCFL具有的特點(diǎn)包括白光源、低成本、長(zhǎng)壽命（大于25，000小時(shí)）、高電壓驅(qū)動(dòng)、含有有毒氣體汞。

目前，以CCFL作為背光源是液晶電視的主流。但是CCFL存在一個(gè)本質(zhì)的缺點(diǎn)，即能夠達(dá)到的色域（即電視機(jī)的色彩表現(xiàn)范圍）較小，普通的CCFL一般只能夠達(dá)到NTSC（美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)）色域標(biāo)準(zhǔn)的72% ，而且它含有汞這種有毒氣體，不符合綠色環(huán)保的要求。

1.2 LED的特點(diǎn)

LED作為新的發(fā)光源有很多優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)能、環(huán)保、尺寸小、反應(yīng)快速、壽命長(zhǎng)等。

LED作為背光源最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以提供前所未有的色彩還原性，通過(guò)選擇合適短波長(zhǎng)的LED和與之相配的彩膜，LED背光源的色彩還原范圍可以達(dá)到美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的105% ，甚至可以達(dá)到1 20% 以上。在畫(huà)質(zhì)上，LED背光源顯示得更加鮮艷和明亮。

但是LED也有一些缺點(diǎn)，首先是價(jià)格，在大尺寸范圍內(nèi)，LED背光源的價(jià)格是CCFL背光源的3~5倍左右：其次是發(fā)光效率，目前商用的LED發(fā)光效率最高的約為60~801m/W ，而CCFL的發(fā)光效率約為80~1001m/W ;最后就是散熱，對(duì)于大尺寸的背光源來(lái)說(shuō)，LED工作時(shí)會(huì)散發(fā)出大量的熱。

不過(guò)隨著技術(shù)的發(fā)展，LED的不足正在逐步改善：

1）發(fā)光效率。由于CCFL是圓柱形，它所發(fā)出的光是無(wú)方向性的。當(dāng)它放在LCD屏幕下方時(shí)，盡管采用半圓形反光鏡，仍然有相當(dāng)多的一部分光被浪費(fèi)掉了。而LED通常采用側(cè)光輻射，它的光能比較有效地被利用。因此從總體來(lái)看，它的效率仍然比CCFL要高，而且LED的發(fā)光效率還在逐年提高；2）動(dòng)態(tài)背光技術(shù)的提出，不僅解決了散熱問(wèn)題，而且還得到了亮度均勻、降低功耗等一系列的好處。

2 LED背光源的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)47in的LED背光源。由于背光源所需要的亮度較大，使用的LED數(shù)目很多，所以采用直下式背光源結(jié)構(gòu)。

在進(jìn)行LED背光源設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要做的就是對(duì)LED進(jìn)行選擇，針對(duì)液晶屏上使用的彩膜選擇適合的LED，再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用的是小功率、RGB三色的LED。

如圖1所示，電路板上由LED燈組、連接器、電路芯片、安裝孔組成。其中每個(gè)LED燈組是由R、G、B三顆不同顏色的LED燈組成，LED燈組為一個(gè)發(fā)光單元，如圖2所示。