关于LED背光源设计及制造的思考
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led背光源设计标准LED背光源是一种高效、环保的照明技术,广泛应用于电视、显示屏、广告牌等各种场合。
设计一个高质量的LED背光源需要考虑以下几个方面的标准。
首先是光效。
LED的光效是指其发光效率,即单位功率下产生的可见光的亮度。
较高的光效意味着更高的能源利用率和更低的能源消耗。
因此,在设计LED背光源时,应选择具有高光效的LED芯片,以确保照明效果的同时减少能源浪费。
其次是均匀度。
均匀度是指背光源的光照均匀分布程度。
高质量的LED背光源应该能够提供均匀的光照,避免出现亮度不一致或明暗区域的问题。
为达到均匀的光照效果,可采用分区调光、背光板设计优化等方法。
此外,色温和色彩还原性也是设计标准。
色温是指光源所呈现出的色调,常用的有冷光、自然光和暖光等。
色彩还原性是指光源对物体颜色真实还原的能力。
高质量的LED背光源应具有精确的色温和良好的色彩还原性,以呈现出准确、真实的颜色。
安全性也是设计LED背光源的重要标准。
由于LED背光源大多数是直流供电,可以通过做好绝缘措施、热管理和隔离开关等来确保使用安全。
此外,还应遵循相关的电气安全标准,如国际电工委员会(IEC)制定的IEC 62368-1标准,以确保背光源的长期稳定和安全性。
最后是可靠性。
高质量的LED背光源应具有较长的使用寿命和稳定的性能。
设计时应考虑良好的散热设计,避免过高的温度对LED芯片的影响。
同时,还应控制好LED的电流和电压,以延长其使用寿命。
总之,设计高质量的LED背光源需要考虑光效、均匀度、色温、色彩还原性、安全性和可靠性等多个因素。
通过充分考虑这些因素,并遵循相关的标准和规范,可以设计出满足要求的LED背光源,为各种应用场合提供高质量的照明效果。
实验研究浅谈大尺寸液晶电视LED背光源的研制作者/黄长荣,冠捷显示科技(厦门)有限公司摘要:LED背光源技术是现代显示技术中重要的技术之一。
本文通过对LED背光源技术的发展的研究,通过对膜材的选择,LED间距的设 计,对液晶电视LED背光源进行设计,对依据上述相关研究参数的实验样品进行测试,测试结果表明该LED背光源各项性能良好,具有较 大的优势。
关键词:液晶电视;LED背光源;膜材引言随着信息技术的不断发展,显示技术成为了现代科技产 品不可或缺的一种技术。
LED背光源技术也是在此背景下 不断发展的,现阶段该技术存在能耗高、利用率低、色域不 是非常大等较多缺陷,是当今显示技术_个迫在眉睫的问题。
本文通过对LED背光源技术的发展的研究,对液晶电 视LED背光源进行设计,通过对膜材的选择,LED间距的 设计及对依据上述相关研究参数的实验样品进行测试,测试 结果表明该LED背光源各项性能良好,具有较大的优势。
1. LED背光源的技术进展上个世纪末期,随着科研人员的努力,氮化物LED的发明,LED发光率有了较大的提升,在1992年时,原色蓝光的在日 本的一个LED企业被发明后,也就发明了白色LED光。
随着 这样的技术的发展,LED光在整个单色光领域已形成完整的_个光谱,能够应用于各种场景,满足相关需求〇近年来,相关 制造工艺技术的提高,制造白光LED的技术得到了保证,LED 背光源产品得到推广。
在经过高亮度的LED晶片、导光板的 成型技术、光学薄膜等相关的先进技术的不断发展,另LED 背光模组光学系统的设计不断优化与创新,再加之LED背光 市场非常之大,这也就大大的推动了 LED背光源相关技术的 前进发展。
在世界上著名的日本企业东芝公司就曾将U100应 用于笔记本18.2cm的液晶屏幕上,该技术采用了 32个LED 独立控制机构来完成LED背光照明功能,但是功率却较低,只有1.3W,而Sony公司也曾根据相关技术推出了 LED背 光源技术的彩色电视机,这也就是将现代液晶电视的各种色 彩域继续扩大,扩展至NTSC标准的105%,这种技术的应 用,克服了传统技术的不足,解决了 LCD色的饱和度不够等 相关缺点。
LED背光源的设计与调光技术LED(Light Emitting Diode)是一种半导体光源,具有节能高效、寿命长、体积小等优势,在各个行业得到了广泛应用。
而LED背光源则是将LED灯用于液晶显示器的背光照明系统中,能够提供均匀亮度和高对比度的照明效果。
本文将详细探讨LED背光源的设计原则和调光技术。
LED背光源设计的原则主要包括:1. 选择合适的LED类型和数量:根据显示器的尺寸和要求,选择合适的LED 类型(如白光LED)和数量,确保背光亮度和颜色的一致性。
2. 合理布置LED灯珠:背光源应布置在整个显示面板的背后,以实现均匀的光照。
采用等间距布置LED灯珠并合理设计散热系统,可以提高显示器对比度和降低能耗。
3. 选择合适的反射材料:使用合适的反射材料,如镀膜玻璃或镀膜聚碳酸酯,以增加LED背光源的反射效果,提高发光效率和均匀性。
4. 优化光学设计:通过采用光学模拟软件对光学系统进行仿真和优化,选择最佳的光学结构和光学材料,提高LED背光源的效果。
5. 考虑电路设计:合理设计驱动电路,提高驱动效率和稳定性,同时避免因电路问题导致的颜色偏差和亮度不均匀等问题。
LED背光源的调光技术主要包括以下几种:1. PWM调光:PWM(Pulse Width Modulation)调光是通过改变电源给LED灯的占空比来控制LED的亮度。
通过不断交替地开关电源电压来实现灯光的闪烁,闪烁频率越高,亮度越高。
这种调光技术具有调节范围广、亮度可调性好等优点。
2. 线性调光:线性调光是通过改变LED驱动电压或电流来实现亮度的调节。
通过改变电流或电压大小来改变LED的亮度,从而实现调光的效果。
线性调光技术操作简单,可靠性较高。
3. 自适应调光:自适应调光是根据环境光的亮度,通过传感器自动调整背光源的亮度。
通过感知环境光的强度,自动调整LED背光源的亮度,既能够节约能源,又能够提供良好的视觉效果。
4. 色温调光:色温调光是通过改变LED灯的色温来实现亮度的调节。
LED背光源的优势与劣势分析LED(Light Emitting Diode)背光源是一种使用固态发光二极管作为光源的照明方式,其在背光源应用中具有独特的优势和一些劣势。
本文将对LED背光源的优势和劣势进行分析,以帮助读者更好地了解LED背光源的特点。
首先,我们来探讨LED背光源的优势。
1. 高能效:相较于传统的荧光灯和白炽灯等照明设备,LED背光源具有更高的能效。
LED背光源的电光转换效率高,能够将电能转化为光能的比例更高,因此能够以较少的能量消耗产生更亮的光照。
2. 长寿命:LED背光源的寿命较长,通常能够达到数万小时。
相较于传统的荧光灯和白炽灯需要经常更换的情况,使用LED背光源能够减少更换灯泡的频率,降低了照明设备的维修成本和使用成本。
3. 良好的颜色表现:LED背光源能够产生丰富而真实的颜色,其色彩还原性能较好。
这使得LED背光源在显示领域得到广泛应用,例如电视、电脑显示器等。
同时,LED背光源还可以通过控制不同颜色的LED的亮度和工作时间来实现调节颜色的效果,提供更多的选择和个性化需求。
4. 可调光性:LED背光源具有可调光性,能够根据需求调节亮度。
这种特性使得LED背光源在不同环境下都能提供合适的光照强度,既能满足白天的明亮照明需求,又能提供夜间的柔和照明。
而且,可调光性还有助于节约能源,提高照明灵活性和个性化。
接下来,我们来分析LED背光源的一些劣势。
1. 初始成本较高:相比传统照明设备,LED背光源的初始成本较高。
这主要是由于LED背光源的制造工艺和技术复杂性决定的。
然而,随着技术的进步和产量的增加,LED背光源的价格逐渐下降,逐渐趋于合理和可接受的范围。
2. 对散热要求高:LED背光源在工作中会产生热量,而LED本身对温度敏感。
为了保持LED的高效工作和延长寿命,需要良好的散热系统来控制LED的温度。
在设计和应用LED背光源时,需要考虑散热问题,这增加了一定的困难和成本。
3. 光输出角度限制:一般来说,LED背光源的光输出角度相对较小,一般为120度以下。
新型LED背光源技术与应用实践探讨摘要:随着我国近几年科技的发展,越来越多的领域使用到新型LED背光源。
本文主要是介绍新LED背光源的基本工作原理及在各大行业的应用。
首先,对两种常用的新型背光源的基本设计进行分析,再对新型LED背光源在电视、手机、照明等行业的运用,最后对全文进行了总结。
关键词:LED;背光源;特点;工艺;应用实践引言:自20世纪以来,液晶显示器(LCD)发展可谓是日异月新,在手机和电视行业占绝对主流地位。
而背光源作为手机和电视的重要配件之一,手机和电视的均匀性、色亮度、能耗等重要参数取决于背光源的好坏。
相比于传统的背光源,LED背光源在均匀性、颜色、寿命、稳定性等更具有优势。
在平板显示行业,从小尺寸手机到大尺寸电视,新型LED背光源已经完全取代其它背光源。
研发出多功能、低成本的背光源,是未来背光源的主要发展趋势。
1、LED背光源的技术进展自从20世纪60年代发明红光LED到90年代蓝光LED的出现,背光源行业才有了质的发展,现生产的白光LED绝大部分是通过在蓝光芯片发射出蓝光,再激发黄色荧光粉混合出白光。
随着氮化物GaN和InGaN LED的发明,LED二极管的发光效率才有了巨大的发展(从2008年的100 lm/W到2018的150lm/W)。
从单色光LED到全可视光(白光),已经满足所有的应用场所。
到21世纪初,全球能源短缺,节能意识加强,LED产品在各大行业的应用受到了大家的关注。
作为一种新型的稳定光源,LED也给整个背光源带来了新的发展方向。
从2010年开始,白光LED开始在背光源进行研发应用。
2013~2014年,可谓是电视年,新型背光源完全应用于电视领域,给人民生活带来了巨大的冲击。
同时,新型光学膜片(棱镜片、扩散片、扩散板、导光板、反射片)的发展也为LED背光源提供了稳定可靠的保证,也给光学工程师带来新的设计思路,各种新型高水平的背光源也逐渐出现在大家面前,再加上巨大的市场需求,极大地推进整个LED背光源的发展。
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总第59~60期DavidDeAgazio:关于LED背光源设计及制造的思考文章编号:1006-62682006)(01/02-0030-04关于LED背光源设计及制造的思考DavidDeAgazio(环球照明科技公司,美国布雷克斯威尔)(GlobalLightingTechnologies,Brecksville,USA)摘要:液晶电视中的背光源常常采用LED直射式入射,但是如果采用具有光选择作用(light-extracting)的导光板,则可以使用更少的LED灯以获得更薄的背光源。
关键词:液晶电视;LED背光源;导光板中图分类号:TN383文献标识码:BDesignandManufacturingConsiderationsforLEDBacklightsDavidDeAgazio(GlobalLightingTechnologies,Brecksville,USA)Abstract:Directbacklightingistoday'snormforLEDbacklightsusedinLCDTVs,buttheadditionoflight-extractinglightguideswillallowforthinnerbacklightswithfewerLEDs.Keywords:LCDTV;LEDbacklights;lightguides发光二极管(Light-Emitting-Diode,LED)越来越多地被用作按键键盘(keypad)及平板显示器(FPD)的背光源,其中作为手持式小尺寸液晶显示器LCD)的背光源已经是众所周知,但是目前业界(正在考虑将LED用作中等尺寸和更大尺寸的LCD的背光源,以取代传统的冷阴极荧光管CCFL)。
(中,往往由设计员优先给出其中的一个或多个参数,作为适当的参考。
大尺寸液晶电视用LED背光源的设计与制作1. 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,。
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总第59~60期DavidDeAgazio:关于LED背光源设计及制造的思考文章编号:1006-62682006)(01/02-0030-04关于LED背光源设计及制造的思考DavidDeAgazio(环球照明科技公司,美国布雷克斯威尔)(GlobalLightingTechnologies,Brecksville,USA)摘要:液晶电视中的背光源常常采用LED直射式入射,但是如果采用具有光选择作用(light-extracting)的导光板,则可以使用更少的LED灯以获得更薄的背光源。
关键词:液晶电视;LED背光源;导光板中图分类号:TN383文献标识码:BDesignandManufacturingConsiderationsforLEDBacklightsDavidDeAgazio(GlobalLightingTechnologies,Brecksville,USA)Abstract:Directbacklightingistoday'snormforLEDbacklightsusedinLCDTVs,buttheadditionoflight-extractinglightguideswillallowforthinnerbacklightswithfewerLEDs.Keywords:LCDTV;LEDbacklights;lightguides发光二极管(Light-Emitting-Diode,LED)越来越多地被用作按键键盘(keypad)及平板显示器(FPD)的背光源,其中作为手持式小尺寸液晶显示器LCD)的背光源已经是众所周知,但是目前业界(正在考虑将LED用作中等尺寸和更大尺寸的LCD的背光源,以取代传统的冷阴极荧光管CCFL)。
(中,往往由设计员优先给出其中的一个或多个参数,作为适当的参考。
1按键键盘背光当用于智能手机及掌上电脑PDA)的按键键盘(薄膜硅胶,还是硬型时,无论这些键盘是导电硅胶、聚碳酸脂,设计人员都会尝试提高它的亮度和均匀性、降低电噪音、减少辅助元件如逆变器)数量,以(降低成本和提高其使用寿命。
2006LCD设计者及按键键盘的研发人员一直致力于促进LED的性能及生产和制造的不断进步。
理想的LED的设计参数包括亮度、均匀性、厚度、设计灵活性、效率、功耗、可连接性及易装配性。
在传统设计30现代显示AdvancedDisplayJan/Feb收稿日期:2005-12-12DavidDeAgazio:关于LED背光源设计及制造的思考总第59~60期虽然电致发光EL)面板很薄而且均匀性很好,(但易受噪音的影响需要屏蔽),需要一个逆变器另(((一个辅助元件),亮度降低的速度比LED快特别是在白屏的时候),而且总的价格也更昂贵。
因此,LED背光用于按键键盘越来越受欢迎。
许多PDA、无线便携式设备以及3G手机的设计者都已经开始使用直射式LED背光。
LED直接由不需要使用逆变器而电池驱动,因此可以消除噪音、使设计更灵活。
直射式LED背光采用顶发光表面安(装式非聚焦120°视角)LED,LED放在相邻两个按键之间如图1(a)所示。
此种结构的LED的亮度足够高,但是因为没有均匀地将光导开,只是简单地跟分散的按键配合在一起,所以要求使用大量的LED,以保持良好的亮度均匀性。
对于大量使用LED的背光(源而言,成本及印刷电路板PCB)的尺寸变成了关键的问题。
键盘匀性非常困难。
但是,通过巧妙的光学模拟,现在一些按键键盘设计者可以精确运用导光板的转移特性,使通孔周围的部分光线弯曲,从而得到均匀的背光,如图2所示。
优秀的设计者或制造者使用比直射式LED背光少很多的LED灯可以实现大于80%的均匀性,而且这种背光的亮斑和黑区较少。
透光孔转换器件LED光线图2导光板模组按键键盘的背光光学模拟图,利用导光板转移特性引导通孔周围的光线,可用很少的LED得到很好的均匀性个人电脑键盘LED(a)直射式LED背光阵列组合键盘2LCD背光与CCFL背光相比,LED背光更多地用于3.5英寸手机以及类似的装置上。
但LED现或更小尺寸的PDA、个人电脑键盘模塑成型的导光板(b)模块化LED导光板组合LED(在已渗入中等尺寸3.5 ̄7.0英寸对角线)LCD,甚至用于平板电视的更大尺寸LCD,这是因为LED有较小的形状系数、色域更宽、寿命更长DC、(无需逆变器)、驱动设计灵活性更广以及成本更低。
对所有的应用而言,增加亮度和降低成本是关键因素。
全彩显示要求白光LED背光的效率必须比以前高,需要达到的目标是高效率、高性能、成本以低及易装配。
当LED的亮度变高时,设计者必须设法将LED光源产生的亮度向大面积展开,同时保持高亮度和均匀性,以及最小的亮斑和黑区。
LCD屏制造商们一致认为,就彩色再现而论,在现有的背光技术中,LED背光提供的性能最好。
新一代高亮度白光LED背光源正被应用于液(晶电视的大尺寸32英寸或更大)面板中,可以作到2006图1在键盘的背光中,模块化LED导光板放在PCB与按键之间,当光线经过通孔到达按键时,能够起到很好的聚光作用(a)。
与直射式背光(b)相比,可以减少LED灯的个数另一个方法是采用模块化导光板的LED背光,使用侧面发光的LED,将光聚焦到一个高性能导光(板中,如图1b)所示。
对于2.5×1.25英寸的PDA产品,在背光中一般需要30 ̄50个通孔,用于光线传输和触发电路板上的按键电极。
导光板模组技术的主要问题是,光线一般传输到第一个通孔的边缘就中止了,因此要实现光的均Jan/Feb现代显示AdvancedDisplay31总第59~60期DavidDeAgazio:关于LED背光源设计及制造的思考超过国际电视标准委员会NTSC)要求的色彩再现(范围的100%,并且能够随意调节白-彩色表现。
白色LED背光不仅可以通过RGB三色LED有效地提供比传统CCFL背光更宽的色彩再现范围,而且与很难实现色彩重现的利用荧光粉发光的阴极射线管CRT)、(等离子显示器PDP)或表面导电电子发((射显示SED)技术相比,更容易实现色彩重现。
与用在键盘和小尺寸LCD的情况一样,液晶电视的设计人员可以在直射式LED背光系统和基于直接发光方法的优点是结构相对地简单,可以提供极好的亮度。
但是必须使用大量的LED灯,确保有非常好的均匀性。
在GlobalLightingTechnologics(GLT)公司,我们采用混光波导和微透镜MicrolensTM专利技术开发了小型背光源,用于液晶电视的背光模块,提供(了极好的亮度和均匀性,如图3b)所示。
这种新的波导技术可以使LED背光源比传统的背光源薄一些,并提供了较好的混色性,允许LED灯之间有较大的间隔,这样减少了LED灯的总数量,从而减少了发热。
由于LED变亮,由少数LED组成的背光源就能覆盖较大面积。
因此我们相信,对于液晶电视的设计,混色波导将变得越来越重要。
最终,在设计上将会采取要求更少量LED的侧光背光技术。
在目前GLT公司的设计中,LED灯通过混色光导中的凹槽嵌在观察区域内。
液晶显示器和光导分光导是模块化的,可以彼此接开,以利于RGB混色。
合从而制成各种尺寸的背光源。
棱镜膜和散射屏散射盘40mm ̄50mmLEDLED的光提取技术之间选择,后者是使用一种具有光(提取特性的light-extracting)的导光板。
这种导光模块以较薄的形状系数产生的光比直射光亮而均匀。
(用导光模块产生的光与散射光比,多是镜面反射准直)光,因为从导光板发出的光线通过微型发散器调整其发射角度,从而控制入射光线使散射最小。
这种技术可以提供很高的亮度,在一台对角线长为1.5英寸的背光源中,当使用两枚LED灯时,其亮度典型值约为3600cd/m,因此所需使用的LED灯很少。
2对于较大的液晶显示器,例如高清电视HDTV所()用的那些LCD,背光源生产商一直在使用CCFL,采用CCFL背光的高端液晶电视,亮度可以达到500cd/m2。
现在,背光源生产商开始结合制造整套白色高亮背光源的工艺,制造单色红、蓝LED灯,例如OSRAM绿、GoldenDragon或者Lumileds的LuxeonStar管形RRLED灯,亮度可以高达500~600cd/m2。
对于大型液晶显示器而言,对LED背光越来越关注是基于以下几个主要的因素,包括它的色域较宽,改进设计灵活,因为它是固体器件,因而坚固并且具有极好的混色性、快速响应时间、长寿命、用多性和定制容易等优点。
有多种方法能将这种新型高亮度LED灯应用于大屏幕液晶电视。
传统的方法是把RGBLED单色灯固定在一个导热性良好的电路板上,LED灯与背光观察面的漫散射导光板之间距离30~50mm。
这可以让光有一个宽的发射角,使它能够充分混合以产生均匀的白光,如图3(a)所示。
至少有两间制造厂家把未封装的LED芯片直接固定在电路板上,固定后再封装。
对于以大量应用为目标的LED背光生产商来说,组装简便是关键。
现在电视上应用的CCFL背光Jan/Feb2006棱镜膜和散射屏(a)散射盘混光波导板LED20mm或少更微透镜技术(b)图3目前液晶电视使用的直射式LED背光源(a)和采用混光波导板和微透镜技术的背光源(b)3背光的组装32现代显示AdvancedDisplayDavidDeAgazio:关于LED背光源设计及制造的思考!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!总第59~60期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!的组装需要大量人力资源,因而一般都在劳动力成本低的国家完成。
如果采用LED背光,则在设计中我们除了考虑性能材料成本因素外,装配问题也值得考虑。
GLT在的设计中,一个框架包括所有需要连接的背光元件(图4),一次可组装所有的部件,由底部向上,包括背反射膜、金属或白塑料框架、MicroLens滤光片屏蔽多余的光)和保护膜。
(框架上的两个引脚被用来连接到PCB上,柔性电路板可以通过弹性橡胶或者ZIF简单连接,或者根据需要采用规则的线-线,线-板,板-板DIN连接器。
导光板边盖保护膜底光处理膜顶光处理膜反射镜黏合剂机架TM!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第37页)这种方案对显色性的改善效果较明显。