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解决方案:大尺寸超薄侧光式LED背光源设计

导读: 本文设计了一款大尺寸超薄液晶电视用LED背光源,中心亮度达到5,500nit,整体背光源功率为150W,亮度均齐度为82%。整机厚度为9.9mm,达到业内领先水平。本文设计的背光源已通过信赖性测试,为量产打下了基础。

  引言

  液晶屏自身并不发光,为了可以清楚地看到LED显示屏的内容,需要一定的白光背光源。背光源是存在于液晶显示器内部的一个光学组件,由光源和必要的光学辅助组件构成。传统的背光源采用的是冷阴极荧光灯(CCFL),色彩还原性差,含有对人体有害的汞蒸气。LED背光源色彩还原性好、寿命长、不含汞、有利于环境保护。就驱动电路而言,传统的CCFL背光驱动线路十分复杂,要求上千伏特的驱动电压,利用专门的逆变器才能驱动起来。而LED可以低电压工作,响应速度快,控制较为方便。近年来LED被逐渐引入到现有的液晶显示技术中,背光源非常有可能成为下一个被LED垄断的产业。LED背光源如果通过增加对比度、区域控制等手段,性能要远远优于CCFL背光源。目前,LED背光源已经在中小尺寸面板中普及,如手机、数码相框等,随着LED技术的发展和LED芯片的不断成熟,LED液晶电视将可能逐步取代传统的CCFL液晶电视。

  背光源根据光源的位置不同分为直下式背光源和侧光式背光源。直下式背光源,直接把LED光源放在出光面下面,光源发出的光经过一段空间距离和扩散板的扩散和混合后,成为面光源发射出来,直下式背光源需要一定的混光距离。而侧光式背光结构对超薄化的模块设计则更具优越性,随着“超薄风”的刮起,大尺寸超薄侧光式LED背光源成为各大电视厂商及上游企业的研究热点。

  1 结构设计

  本文所设计的LED背光源是侧光式超薄结构,整个结构包括:LED灯条、驱动板、膜材、导光板、散热块、上框架、背板。背光源采用白光LED,整个结构设计以Active Area的中心点为所有部件的设计中心,以液晶电视所用液晶屏的尺寸为前提,设计其它尺寸。综合考虑电路设计及光学设计的要求,对结构进行设计。结构设计先从UⅣOUT布局图着手,表达整体机构以及各部件相互之间的装配关系,然后着手零件图结构设计。上框架采用分段式设计,在长度方向上分段,避免长度过长。灯条的出线端设置在背板的四个角处,减少绕线长度。

  2 光学设计

  背光模组的作用是把点光源发出的光通过漫反射使之成为面光源。为了得到合格的面光源,首先要选择合适的LED,本设计采用的是白光双芯片LED。通过预设白场光度指标,结合对液晶屏、光学膜等影响因素的研究分析,完成对整个背光源所需光通量的计算。根据计算的光通量,结合LED的光学特性计算出所需LED的颗数。表1所示为所选LED的电学及光学特性。

 

  表1 LED电学及光学特性

  LED电学及光学特性

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