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1、常规LED背光源设计 基础介绍,LED,LED是发光二极管英文缩写，也就是我们说的芯片。为了方便使用，经常将芯片封装成各种形状。常规背光常用的有：,背光源,由于液晶玻璃本身不具发光特性，因此，根据需要经常在液晶玻璃后面加上一个发光源，背光源(Backlight)即是提供LCD显示器产品中一个背面光源的光学组件。,背光源的工作原理,常规LED背光源的工作原理是将点光源变成面光源。,LED（点光源）,背光源（面光源）,根据将点光源变成面光源的方法不同，常规LED背光源可分为底部光和侧部光两种。,底部光典型结构,底部光原理,单颗LED：,底部光原理,返回,侧部光典型结构,产品成品外形：,侧部光典型结
2、构,除去扩散膜：,问题：如何做到,？,侧部光原理,全反射效应： 很多导光板是由PMMA制造的，它的折射系数N1=1.4916而空气的折射系数N2=1 当光线从导光板射向边界时,只要入射角I1大于某一角度时，光线不再有折射分量，而是全部被反射回导光板中（如图），根据折射定理：求临界角I0 N1 sinI0=N2sin90 sinI0= N2 /N1 = 1/1.4916=0.67 I0=42.2 结论:当入射角I142.2时,光线被全反射,侧部光原理,光線在導光板中以全反射傳遞时 如果遇到底部散射點， 將會有部份光線散射而折射出導光板,侧部光原理,侧部光原理,整个过程就是：,LED,网点,扩散膜
3、,导光板,反射膜,把每个网点看作一颗LED，于是,常规LED背光源光电参数,Vf: 正向电压 If: 正向电流 Pd: 功耗 Vr: 反向电压 Ir: 反向电流,Lv: 亮度 Lv: 均匀性 : 波长 Topr: 操作温度 Tstg: 储存温度,常规LED背光源光电参数之亮度,亮度：根据背光源发光区面积的大小，用BM-7按表中规定的选点数（可根据具体情况适当增加或减少）逐点测量亮度，然后算平均值，该平均值就是亮度。,常规LED背光源光电参数之亮度,背光源的亮度与光源的关系： 式中： LV -产品最低亮度（cd/m2） S- 背光源发光面积（mm2） IV-LED发光强度之和（mcd） -背光源
4、的光效率,常规LED背光源光电参数之均匀性,均匀性：根据背光源发光区面积的大小，用BM-7按表中规定的选点数（可根据具体情况适当增加或减少）逐点测量亮度，均匀性亮度最小值最大值100。,常规LED背光源光电参数之波长,可见光的波长范围是380nm到780nm。 一般颜色用波长表示，白色用色坐标表示。,常规LED背光源光电参数之波长,510-530,568-578,460-480,580-600,600-620,620-640,X=0.24-0.35 Y=0.24-0.35,常规LED背光源光电参数之电压电流,1、单颗LED的使用电压 蓝色、绿色和白色LED电压一般为2.9V3.6V，我们用的大
5、部分是2.9V3.3V的。 黄绿色、橙色、琥珀色、红色LED电压一般为1.7V2.5V，我们用的大部分是1.9V2.3V的。 2、单颗LED的使用电流 除了个别白色LED外，常规背光用的LED的最大使用电流都是20mA，但是为了保证背光性能、寿命和可靠性，我们通常这样设计： 蓝色和白色LED使用电流典型值为15mA，最大为20mA。 绿色、黄绿色、橙色、琥珀色、红色LED（四元素芯片LED除外）使用电流典型值为10mA，最大为20mA。 四元素芯片的LED（我们现在使用的高亮黄绿色、橙色、琥珀色、红色LED）使用电流典型值为10mA，最大为15mA。,常规LED背光源光电参数之电压电流,3、L
6、ED电流-电压特性表,常规LED背光源光电参数之电压电流,4、根据电路确定电压电流 假设有一电路如下，其中每颗LED的电压为v，电流为i：,那么该电路使用电压为：Vf=mv 使用电流为：If=n i,返回,常规LED背光源光电参数之电压电流,4、电阻 一般客户都是定电压使用，如上面的电路，当客户提供的电压小于我们算出的电压时，电流会减小，背光将不能正常工作。当客户提供的电压大于我们算出的电压时，背光电流会增大，可能会烧坏背光；这时我们可以加一个电阻消耗掉多余的电压，使背光正常工作。如下，假设LED电压为v，电流为i，客户提供的电压为Vf：,那么电阻阻值为：R=,Vf-m v n i,常规LED
7、背光源光电参数之电路设计,一般情况下，我们电路设计时应该注意两点： 1、LED可以充分点亮。 2、尽量使功耗最小。 优先考虑第1点。 例：客户要求我们设计一背光，需用5V使用，6颗白色LED，电路应该怎么设计呢？,（1）,（2）,常规LED背光源光电参数之电路设计,由于单颗白色LED要2.93.3V才能充分点亮，所以左边的电路中，要充分点亮LED需要5.86.6V，而客户只提供5V，所以电路设计错误。,在左边的电路中，要充分点亮LED需要2.93.3V，客户提供5V，多出的电压可以用电阻消耗掉，所以电路设计正确。,（1）,（2）,常规LED背光源光电参数之电路设计,例2：客户要求我们设计一背光
8、，需用5V使用，6颗黄绿色LED，电路应该怎么设计呢？,（1）,（2）,常规LED背光源光电参数之电路设计,在左边的电路中，LED可以充分点亮，但此电路电流典型值为60mA，功耗典型值为300mA，比上面的电路高一倍，所以电路设计不合理。,由于单颗黄绿色LED要1.92.2V可以充分点亮，所以左边的电路中，要充分点亮LED需要3.84.4V，而客户提供5V，多出的电压可以用电阻消耗掉，所以电路设计正确。此电路电流典型值为30mA，功耗典型值为150mW。,（1）,（2）,常规LED背光源结构之AK出脚方式,背光源常见的A、K出脚方式有： 1、PCB直接出脚：,注：1、每个脚宽度一般需大于1.2
9、mm，最小为0.8mm。 2、脚的宽度、间距公差一般需大于0.15mm，最小为0.1mm；脚的长度一般需大于0.5mm，最小为0.2mm。 3、脚宽度小于1.0时可考虑采用5面镀铜方式以便于焊接，但成本较高且脚的外观不太平整。,常规LED背光源结构之AK出脚方式,2、引线出脚:,注：1、一般情况下引线长度需大于20mm。 2、一般情况下引线长度公差需大于5mm，最小为3mm，线头部分公差需大于2mm，最小为1mm 。,常规LED背光源结构之AK出脚方式,3、引线+端子出脚:,注：1、一般情况下引线长度需大于20mm。 2、引线端子长度公差需大于5mm。,常规LED背光源结构之AK出脚方式,4、
10、金属PIN针出脚:,注：1、一般情况下使用0.5mm和0.8mm的PIN针 。 2、PIN针直径公差为0.1mm；长度公差一般要求大于0.5mm，最小为0.3mm 。,常规LED背光源结构之PCB安装方式,背光源常见的PCB安装方式有： 1、卡钩式：,常规LED背光源结构之PCB安装方式,2、卡槽+点胶：,常规LED背光源结构之PCB安装方式,3、侧面铆接：,常规LED背光源结构之PCB安装方式,4、底面铆接：,常规背光源LED数量和位置,1、底部光LED数量最小值,r=htg,2,D=2 r,h一般等于厚度H-0.9，底部光最常用的LED的约为96，因此当厚度为5mm时，为了不出现暗格，LE
11、D间距最大约为6.44mm，这样可以根据V.A区尺寸算出最少需要多少LED，如果亮度不理想，可适当增加LED。,常规背光源LED数量和位置,2、侧部光LED的数量和位置 普通LED发光面离V.A区距离需要至少3.5mm以上，否则会LED前面区域会出现亮点。因此如果采用卡钩或卡钩点胶固定PCB，一般情况下背光最边缘离V.A区至少需要6.0mm。低亮黄绿色、橙色、琥珀色、红色LED需要距离可以减少1mm，高亮或体积较大的贴片距离需要增加。,常规背光源LED数量和位置,为了避免LED间出现暗区，放LED的位置只有6.0mm时，LED间距最大为15mm；7.0mm时，间距最大为20mm。放LED的位置越大，间距可以随之适当加大。这样可以根据V.A区算出最少需要多少颗LED，如果亮度不理想，再适当增加LED。,常规背光源尺寸公差,1、基本公差和最小公差 2、 极限尺寸： 导光板厚度最小为0.8mm，加上膜片后最小为1.1mm 。 通常PCB宽度最小 为1.8mm，加上膜片后，装PCB的地方厚度最小为2.1mm。当PCB长度小于20mm时可以做得更小。,常规背光源尺寸公差,注：当背光厚度要求小于2.1mm时可参考下图设计，PCB可以高出导光板。,
