当前位置:首页 > 显示光电 > 显示光电
[导读]通过合理选材并优化机械结构,设计了一款低功耗的118cm(47in)LED背光源。对膜材进行筛选,采用1层扩散膜、2层棱镜膜和1层双层增亮膜(DBEF)进行搭配,保证了背光源的亮度。根据试验确定了LED之间的距离、LED发光面到导

通过合理选材并优化机械结构,设计了一款低功耗的118cm(47in)LED背光源。对膜材进行筛选,采用1层扩散膜、2层棱镜膜和1层双层增亮膜(DBEF)进行搭配,保证了背光源的亮度。根据试验确定了LED之间的距离、LED发光面到导光板(LGP)入光面之间的距离和LED发光面与LGP入光面两者的垂直距离。依据上述试验数据进行样品制作并与同类产品对比测试,结果表明:在满足同等光学特性的前提下,所设计的LED背光源具有低功耗的优点。

  1 引言:

  自从欧盟施行了RoHS标准,以消除在欧盟成员国销售的电子产品中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质以后,以汞作为主要成份的冷阴极荧光管(CCFL)注定将逐渐退出历史舞台。同时,绿色环保的LED亮度的提高,促使LED背光技术得到了极大的发展。LED背光凭借着色域广、工作电压低、响应时间短等优点,已呈现出取代CCFL背光的趋势。在当今低碳环保的主题下,低功耗的LED背光的竞争优势更加明显。

  如何实现低功耗是LED背光的主要研究方向之一。LED背光主要由Back Cover、LGP、膜材、Mold Frame、LED Bar、Bezel和Panel等组成,其能耗主要体现在LED Bar上。通过合理设计背光结构,挑选适合的膜材搭配,减少LED数量,提高LED的利用效率,可以大幅降低LED背光的功耗。本文设计了一款118cm(47in)LE背光源,通过对背光结构的设计和膜材的筛选,在保证背光亮度和均一度等光学特性的前提下,减少了LED的数量,将背光的功耗控制在了较低水平。

  2 LED背光设计

  LED背光目前主要分为两种:直下式和侧光式。所谓直下式就是在背光的整个背面全部设计LED灯,通常应用于大尺寸的背光,其优点是亮度和均匀性好,缺点是使用的LED数量较多,发热现象明显;侧光式是在背光的边缘处设计LED灯,通常应用于小尺寸的背光,优点是使用的LED数量少,散热也较好。但随着LED亮度的提高和背光结构的优化,大尺寸LED背光的发展趋势将从直下式逐渐转变为四边侧光式,再到两边侧光式,最后将发展成为一边侧光式。虽然直下式背光的亮度和均一度都好于侧光式,但是侧光式背光的功耗要远远小于直下式。本文设计的118cm(47in)LED背光为上下两边侧光式,上下两边各有两条LED Bar,每条LED Bar上有60颗5630-LED,其结构如图1所示(文中Panel透过率设置为恒量)。5630-LED的亮度在2010年1月是571m/W,2010年3季度已经提升到70~751 m/W,预计2011年3季度将提升到83~851m/W。随着LED发光效率的提高,能耗将进一步下降。

  

 

  图1 侧光式LED Bar结构图

  2.1 膜材筛选

  膜材的选择直接决定了LED背光的性能。

  为了使用尽可能少的LED而又保持良好的光学特性,本文设计的LED背光选用了1层扩散膜、2层棱镜膜和1层双层增亮膜(DBEF),膜材参数如表1所示。扩散膜可以改变LGP出射的光路,让射出的光更加均匀;还可以隐藏LGP 上的dot,使从正面看不到散射点的影子,扩大视野角,提升辉度。棱镜膜即增亮片,主要利用全反射和折射定律,将分散的光集中于一定角度范围内出射,从而提高该范围内的亮度。DBEF 是本文LED背光模组的关键膜材,可以使整个模组的亮度提升一倍,其工作原理如图2所示。DBEF可以将不能通过下偏光片的光线反射回背光,经背光的二次反射,部分光线又可以通过DBEF和下偏光片出射。经过多次回收和利用,光的透过率得以大幅提高。

  表1 膜材参数

  

 

  

 

  图2 DBEF工作原理示意图

  2.2 与LED相关间距的设计

  对背光的合理设计可以提高LED的利用效率。影响LED利用效率的结构参数主要有3个:

  LED之间的距离;LED发光面到LGP入光面之间的距离;LED发光面和LGP入光面两者的垂直距离。如图3所示。只有将三者综合考虑才能最大化LED的利用效率,从而降低功耗。

  

 

  图3 LED相关间距示意图

  
2.2.1 LED间距

 

 

  由于LED是端面发光,图4所示为LED端面发光示意图,整个LED Bar是不连续的光源,因此,当LED之间的距离过大时,亮度会下降,并且可能产生明暗相间的Hot Spot现象;当LED之间的距离过近时,虽然亮度得到较大的提高,但需要LED的数量也会增加,导致LED的低利用效率和背光的高功耗。图5是试验得到的LED亮度分布曲线,从图中可以看到,随着LED距离的增大,亮度下降;在LED之间的距离d>4.35 mm时,还会出现Hot Spot现象,曲线波动越大说明Hot Spot越明显。同时LED Bar的总长度应该小于LGP(1067×604.),所以为了保证LED的亮度以及避免Hot Spot现象,取LED之间的距离d=3.35mm。

  

 

  图4 LED端面发光示意图

  

 

  图5 LED之间距离与亮度分布曲线

  2.2.2 LED发光面到LGP入光面的距离

  理论上LED的发光面到LGP的入光面之间的距离越小越好,这样可以充分利用LED所发出的光;但在实际情况中,由于加工精度、不易组装等问题,不可能达到零间距。对LED 发光面到LGP入光面的距离进行试验,得到LED-LGP之间距离与入射效率的拟合曲线,如图6所示。可以看出,入射效率随LED和LGP之间的距离增大而减小,在距离小于0.8 mm时,入射效率降低比较缓慢且在95%以上。因此,考虑到实际加工精度和装配因素,取LED发光面到LGP入光面的距离为0.8 mm。

  

 

  图6 LED&LGP距离的入射效率分布曲线

  2.2.3 LED发光面和LGP入光面的垂直距离

  LED发光面和LGP入光面两者之间的垂直距离通常会被忽略,但如果两者之间的距离过大,也会严重影响入射效率。通过试验发现,两者之间的距离在±0.2mm范围内时,入射效率变化缓慢,且保持在95%左右,所以控制LED发光面和LGP入光面的垂直距离在±0.2mm范围内即可。

  图7所示为两者之间的距离与入射效率的关系。

  

 

  图7 LED&LGP垂直距离的入射效率分布曲线

  3 LED样品测试结果

  根据上述关键设计参数和膜材的选取进行样品制作。图8所示为118cm(47in)LED背光源的实物图将样品与同类产品进行了比较,具体测试结果如表2所示。

  本文中设计的样品在保证了光学性能的前提下,实现了低功耗的目标,达到了《平板电视能效限定值及能效等级》中规定的一级能耗,产品的厚度和色域也具有一定的优势。

  

 

  图8   118cm(47in)LED背光源

  表2 样品测试结果

  

 

  4 结论:

  设计了一款118cm(47in)LED背光,选用1层扩散膜、2层棱镜膜和1层DBEF组成背光模组。

          根据试验对影响LED利用效率的相关尺寸进行了优化:LED与LED之间的距离d=3.35mm,LED发光面到LGP入光面的距离为0.8mm,控制LED发光面和LGP入光面水平中心的距离为±0.2mm。在保证背光光学特性的前提下,尽可能减少了LED的数量,实现了背光的低功耗

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭