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1、勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED技术培训 周立明 2010.04.,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,一、LED驱动原理,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,什么是？ LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用。发光二极管的核心部分，称为p-n结。PN结加正向电压电能可以直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半
2、导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,08年北京奥运会LED技术应用,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED光源的特点 1、LED是点光源，CCFL是线光源。 2、 电压：LED使用低压电源，供电电压在5-65V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 3、 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 。 4、 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 5、 稳定性、寿
3、命：10万小时，光衰为初始的50%。 6、 抗震性：平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色，寿命更长。 7、响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景可能产生画面跳动，LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,8、 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿蓝橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色，LED背光源有更好的色域，
4、其色彩表现力强于CCFL背光源，LED可以采用红绿蓝3色独立发光，很容易精确控制显示色彩特性。 9、 亮度、对比度：LED亮度调整范围大，不像CCFL的最低亮度存在一个门槛，LED背光白平衡的同时可以很好的保证整体对比度、亮度，LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是35mm边长的正方形封装后，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性，如果作为液晶电视的背光源，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,10、 环境污染：LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质
5、，绿色环保。 11、 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。 12、如果采用动态led背光源，(原理就是用2个图像驱动，一个驱动液晶屏，另一个以户外大屏幕led显示墙的方式驱动led，驱动的分辨率无需太高)，则47寸的led背光液晶电视可以实现动态功耗，最低功耗可以在10瓦，最高亮度也就在200瓦以下，同时对比度可超过100000：1，亮度可以达到1000尼特，色域132%NTSC，进而将PDP（等离子显示屏，即Plasma D）,远远甩在后面，除了响应速度稍逊之外。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,
6、荆州培训资料,LED色域优势,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED背光光源的工作原理,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED背光原理示意图,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED电视的分类 LED电视有两种分法，按技术分类可分为两大类： 1、RGB-LED 2、白光LED。 按入射位置划分可分为： 1、直下式就是将显示屏的整个背面换成LED，大致又可分为直下式RGB-LED、直下式白光LED等。 2、侧入式就是屏的周边放上LED，又叫侧光式白光LED。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,什么是真正的电视？ 真正的LED电视，应该是用LED直接成像的。彩色
7、的LED显示屏用R/G/B三个LED管组成一个像素点，通过控制每一个像素点的亮与灭，来实现图像的显示。其成像的原理和同样是主动发光的等离子非常相似。在组成光源的时候，并不是按照：的数量构成，目前最常见的方案是：个红色，个兰色，个绿色因为每种颜色的在发光效率上存在差异性，必须通过组合实现三种光源的匹配,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,RGB-LED一般由1个红色LED、1个蓝色LED和2个绿色LED组成,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED电视墙（RGB-LED）,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,RGB-LED电视的优缺点 优点主要体现在色彩表现力和对比度两方面：
8、由于采用了RGB三原色独立发光元件，因此RGB-LED电视的色域范围大都能达到NTSC 的120%以上，部分经过良好调教的机型甚至可以达到150%左右的色域范围，完全达到或者超越了等离子电视的水准。RGB-LED电视也可以支持背光区域调整技术，亮度调节更是很容易实现，因此在对比度方面，往往能够达到千万:1级的动态对比度，极大提升图像质量。 RGB-LED电视虽然性能很优秀，但是：第一成本方面没有优势。第二RGB-LED需要单独的调光电路和更好的散热结构，这也会在一定程度上导致电视结构复杂。另外，RGB灯在控制上的问题仍有待加强，举例来说，如果其中一颗灯坏了，在整个屏幕上会相当明显，反之，白光L
9、ED灯则可以互相补足，因为是旁射关系，因此可以补足某颗坏掉的LED，让整体状况看起来不会太差。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,白光LED 白光LED是采用LED背光源驱动液晶成像的，相对于RGB-LED就要简单不少，它采用了只能发出白色光线的LED光源代替原来的CCFL荧光管。白光LED由于不像RGB-LED那样需要涉及到背光源的调光，因此在电路结构方面的要求相对不高。白光LED电视在色彩表现上不如RGB-LED电视那么优秀。但它仍是彩色显示器的理想背光源。 不过白光LED电视的优点也是比较明显的，例如亮度动态调节、区域背光控制都可以实现，也能实现很好的对比度。在色域范围上也能较普
10、通CCFL液晶电视有所提升。加上成本的优势，因此我们认为白光将成为未来普及型LED电视最优先采用的方案。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED白光的产生 没有一种LED可以直接产生白光，而由LED形成的白光实际上都是由几种光组合而成。目前主要有三种白光LED。 1、是用红蓝绿三种LED合成为一种白光LED。 2、是用紫外线LED激励RGB的荧光粉而产生白光。 3、是用蓝色LED激发发黄光的荧光粉，从而产生一种接近的白光。这种方法最为简单，成本最低，是目前使用最多的一种方法。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光的入射方式 一、直下式背光源 直下式背光源工艺简单，不需要导光
11、板，LED阵列置于灯箱底部，从LED发出的光经过底面和侧面反射，再通过表面的扩散板和光学模组均匀射出。直下式背光源的厚度由灯箱底部和散射板的距离决定，通常厚度越厚，背光源的光均匀性就越好。在背光源较薄的情况下，色彩和亮度均匀性就成了直下式背光源的技术关键。LED灯的光场分布类型对背光源的色彩和亮度均匀性起着重要作用，目前背光源所用L ED 灯通常有朗伯型和边发射型两种，由于边发射型LED 更有利于背光源的光均匀性，直下式背光源大都采用边发射型LED。但是大角度边发射LED由于其中间光强偏低，易造成暗斑，影响背光源的均匀性。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,二、侧光式背光源 侧光式背光
12、模块即将点状光源设置在经过特殊设计的导光板侧边作为背光源，使用LED颗数较少。因LED背光源放在产品的侧面，因此后面只需要添加导光板就可以了，液晶产品的外观厚度可以做到很薄，比如康佳电视，它就是采用侧光式背光模块。 侧光式白光LED背光液晶电视具轻薄、结构简单等优势边光式背光一般可做的很薄，但光源的光利用率较小，且越薄利用率越小，最大约50% 。侧光式LED产品因是由点光源组成线光源，而非由点光源分布至TV用LCD面板整个面积，故无法作到区域控制功能将影响对动态影像画质提升。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光入射示意图,背光入射示意图,背光入射示意图,背光入射示意图,勤耕则获,善
13、思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光和相比有哪些好处？ 1、背光的均匀性更好，不会出现黑色不均的情况 2、对比度更好，led可以在全黑屏下关闭背光，从而达到动态对比度更佳。 3、色彩表现更好，由于采用三基色led背光灯，色温可以得到有效的控制，从而得到更为逼真的色彩和更广的色域 4、由于led采用低压驱动，所以省略了冷阴极背光的升压电路，而且可以做的较薄 5、如果采用动态led背光源，则47寸的led背光液晶电视，最低功耗可以在10瓦，最高亮度时也就在200瓦以下，同时对比度可超过100000：1，亮度可以达到1000尼特，色域132%NTSC，进而将pdp远远甩在后面(除了响应速度还稍逊),勤
14、耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,在视频领域，人们一般用NTSC作为衡量视频设备的色彩还原特性的标准。这个指标是指在整个色彩空间内，显示设备能在各种色彩上显示到何种饱和度，就是能够显示显眼到什么程度的蓝色、绿色、红色。传统的液晶电视通常采用冷阴极荧光灯（coldcathodefluorescentlamps，CCFL）作为光源，我们日常生活中，经常见到很多物体在日光灯下的色彩都很怪异，就是因为它发出的光线不是真正意义上的日光，所以显示颜色不够丰富，色彩还原度差，能够覆盖的色域范围只有NTSC标准的65%75%。LED背光源技术，能把液晶电视的色域范围扩展到NTSC标准的105%，基本上可
15、以重现人们观察到的大部分自然界场景 .,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,中大尺寸液晶电视AC-DC电源架构及LED背光方案,安森美半导体46英寸液晶LED背光方案(见黄色背景部分),勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,市场上现有的6通道侧光式LED驱动器背光方案中，各通道均含专用驱动器IC、电感型DC-DC升压转换器及开关;相比较而言，安森美半导体的CAT4026作为多通道LED线性驱动器，以单颗IC支持6通道，且易于分级为多达12个或18个通道(相应采用2个或3个控制器)，是一种高性价比的方案，目标能效高于90%，典型能效达94%。此外，这驱动器还提供正向电压监测功能，可以限
16、制总体功率耗散;还能应用LED开路及过多LED短路等不同LED串故障。,LED驱动器特点,总体来说LED驱动器要具有一下特点： 1、宽广输入/输出电压范围。2、高效率转换。 3、严格调节LED电流匹配。4、低噪声与定频操作。 5、独立电流和调光控制。6、宽调光比。 7 、完善的保护功能。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,白光LED驱动器的任务 要了解白光LED的驱动电路，首先要了解LED的电特性。WLED的发光量是由流过它的电流所决定，而不是由加在它两端的电压所决定。而各个LED的压降和流过的电流之间的离散度很大。为了使各个WLED发光均匀，就必须要求流过的电流相同。这样，为了驱动WLED就必须要有满足其电压要求的恒流源或单向脉冲来供电。且光通量与温度成反比，温度的变化对LED的波长也有一定的影响，因此，良好的散热是LED保持恒定亮度的保证。另外，当最大的环境温度为50oC时，就应当将其电流限制为20mA。所以LED
