LED背光的结构及发光原理

赛维公司培训资料（保密）LED背光的结构及发光原理曾维旭•所谓LED电视，就是使用LED作为背光源的液晶电视，和传统液晶电视在技术原理上差别不大，只是采用的背光不同，传统液晶电视是CCFL光源，LED电视则采用LED光源。•50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文lightemittingdiode(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，所以LED的抗震性能好。•发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。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。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED光源的特点•LED是点光源,CCFL是线光源.•电压：LED使用低压电源，供电电压在6-50V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。•效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%,与CCFL相当．•适用性：体积很小，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。•寿命：10万小时，光衰为初始的50%。•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。•对环境无污染：无有害金属汞。•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，昀后为绿色。•价格：LED的价格比较昂贵赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED光源PKCCFL光源•寿命,都超过10年,远大于整机寿命.•节能,发光效率相近,都是高效节能的绿色光源.但由于CCFL是散射光源,而LED有较高的指向性,因此LED的利用效率更高,用于LCD背光时,可以采用端面照明,更加节能.•LED有更好的色域,色彩表现力优于CCFL.•抗震性,LED优于CCFL.但CCFL没有灯丝,抗震性也足够优秀.•调光特性.LED灯的响应时间为纳秒级,通过PWM方式可以方便地调光,不影响光色和寿命,亮度调整范围明显优于CCFL.•CCFL需要较大的光学辅助件,LED亮度均匀,端面发光,光学辅助件简单,体积小,在直下式背光系统中.可以明显降低厚度.目前直下式(海信/Sharp采用)约5.5CM,侧入式约3CM•LED驱动使用低压电源,十分安全.价格便宜,故障低,优于CCFL.•环保,没有汞,也没有射线发出,没有CCFL的屏闪的现象.•LED的抗震性能相当出色.•LED目前发展迅速,性价比飞速提高,有望取代CCFL赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED背光技术之战：直下式PK侧入式•据国家广播电视产品质量监督检验中心专家介绍，目前LED光源技术在液晶电视领域的应用主要有三种方式：直下式三原色RGB-LED光源、直下式白色LED光源和侧入式白色LED光源。“直下式RGB-LED光源技术在综合显示优势中绝对第一，但是价格成本也是昀高的，目前还不具有市场普及的可能。目前市场上销售的LED电视普遍是采用直下式白色LED光源和侧入式白色LED光源的产品。三星、SONY采用的是侧入式白光LED技术，而夏普、海信则采用了直下式白光LED技术。”•直下式：强调画质表现优异•采用直下式LED技术的企业认为，直下式LED技术在画面调控上的优势要出色于侧入式LED技术，而且侧入式LED电视价格虚高。“两种方式相比，‘直下式’对画质的表现更加完美。”以55英寸的LED电视为例，直下式产品将3000多个LED灯均匀地分布在了面板的背后，使得背光可以均匀传达到整个屏幕上，画面细节更加细腻逼真。而侧入式则是在面板的边框处安装了400多个LED灯，使光源从侧面照出。这虽然可以昀大限度地降低厚度，但是由于减少了近7倍的LED灯数量，因此容易使画面亮度以“X”的形态减少(即四周比中央位置要亮)。•此外，采用了直下式的LED电视还把LED背光划分为若干单元格，在显示黑色的时候，直接关掉其对应LED区域的光，就能够表现出非常完美的黑色。因此，采用直下式LED技术的企业认为直下式LED背光可以更准确地呈现图像，并展现出优秀的色彩和明暗对比效果。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED背光技术之战：直下式PK侧入式•侧入式：强调超薄节能领先•“相比直下式背光源技术而言，侧入式背光源技术对企业整体系统设计和集成能力要求更高。另外，从制造成本来看，采用侧入式白光LED技术要考虑整机(主机电源、电路、屏幕电源和散热等)轻薄化的需要，往往造成多方面的成本增加，因此其整机成本高于直下式白光LED产品。”三星电视技术人员对于价格虚高作出这样的解释。•更加纤薄的体积成为侧入式LED电视昀大的亮点。据记者了解，目前市面上侧入式LED电视昀薄的产品厚度仅为2.99cm，而直下式LED昀薄的产品厚度为5.5cm。•“轻薄”到底重要不重要？有家电行业专家表示，消费者更在乎电子产品的“轻薄”特性，因为这是显而易见的产品品质提升，是一个品牌和企业研发能力和制造技术的昀终直观体现，产品外观的每一寸减小都意味着技术的提升。此外，侧入式LED电视相对而言更加节能。以52英寸LED电视为例，侧入式LED的开机功耗仅为186.5W，而直下式LED的开机功耗高达304W。•对于液晶电视来说，其独特的利用液晶分子的排列变化对外部光线进行控制的成像原理，决定了液晶面板是影响显示效果优劣的关键。因此，在选购电视时，关键指标还是看这台产品是否是选用高品质的面板，LED不起绝对作用！赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED驱动注意的问题•LED是单向导电器件,要用直流电流或单向脉冲电流.•LED内部有PN结,具有势垒电势,通常大功率白光LED的压降为3-4V•LED的PN结具有负温度特性,必须采用限流措施.•为保证LED发光恒定,光色正常,一般应保证恒流供电,不能用电压源供电.•二极管不能直接并联使用.赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）•海信LED液晶电视机卖点•来自“赛维精品家电连锁网店”•1.绚丽关键还是在画质对比度更高为符合LED光源技术的点光源发光，海信采用独创的背光分区智控技术，使电视画面对比度得到显著提高，达到40000：1以上，使得亮场、暗场层次分明，画面层次感更加突出；色域范围更广色彩表现力有效增强，色域范围大大扩展，呈现出栩栩如生、绚丽缤纷的高品质画面效果；背光分区智控能够根据画面内容的特点来控制背光源，彻底解决了普通液晶电视无法克服的漏光等瓶颈问题。2.节能寿命更长久采用背光分区智控方式将液晶屏幕虚拟划分为192个区域，对每个区域所输入的信号场景亮暗进行主动调节，使电视画面对比度得到显著提高，达到40000：1的同时，为使产品更加节能、延长背光源使用寿命，当电视画面大面积全黑的情况下，背光分区智控技术会自动关闭无需使用的部分背光源，只有显示内容的区域背光源才处于打开状态。在显著提高画面对比度的同时使液晶电视功耗锐降30%，大大增强其使用寿命，昀高可达10万小时，即使每天使用10个小时，也可使用20年以上。3.环保更绿色更有益海信LED液晶电视典雅晶透的外观工艺，一次成型，采用的模具符合RoHs环保标准的免喷涂材质制成，可回收；同时，LED光源辐射极低，不含铅和汞等有害物质，是名副其实的绿色环保产品，为您带去不言而喻的长久益处。4.纤薄“画质”与“薄”的完美结合为了实现背光分区智控，使电视画质更完美，海信LED液晶电视特别采用直下式设计的背光模组，这样对于产品厚度就有科学的限制：如果单纯的为了减少产品厚度，使光源（不论是CCFL或LED）太接近上方光学膜，则易产生Mura（光不均匀）情形，所以背光源与光学膜间需维持一定距离；采用直下式背光源，都需要更长的混光空间。如果单纯的追求产品的厚度，给电视带来是颜色不真实、亮度、对比度都比较低的现象，这样LED就失去了本身特性的优势。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）海信LED背视图赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）海信LED模组结构赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED背光分区•电视机内部有两块驱动板，每块驱动板有六路输出。每路输出可以控制8个LED灯带。一共可以对2×6×8＝96个灯带进行分别控制。•采用背光分区智控方式将液晶屏幕虚拟划分为192个区域，对每个区域所输入的信号场景亮暗进行主动调节，使电视画面对比度得到显著提高，达到40000：1？？赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED驱动控制板连接端子•JP0，连接动态控制板。3、CPU电源，4、CPU时钟，5、CPU数据输入。6－11、六个芯片控制。•JP1－JP6，连接六组LED灯带。5，6为输入LED正端，1－4，7－10分别为8路LED的输出，负端。•JP7，24V电源输入。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）海信LED驱动电路赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）由QE2等元件组成的升压（Boost）型DC/DC变换器•QE2导通时，D5反偏截止，L5储能。•QE2截止时，储能电感L5电流减小，感应储左正右负的电压，D5正偏。该电压与输入电源＋24V串联，一起给负载及滤波电容提供能量。•电源可以实现升压；输出电压Uo＝Ui÷（1－q）,Ui为输入电压，•实测47寸为27V•q为占空比q＝Ton÷(Ton+Toff)•RCS5为电流取样，RovE1和RovE2构成分压电路，防止当LED灯带开路时，造成输出电压过高时，使QE2截止，保护。•31、SWOUT，开关输出。•29、CS，输出电流检定赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）由QE1构成的加载开关•我们假设没有QE1，以短路线代替，在LED不需要亮的时候，由于LED存在一定的电阻，24V将经过L5、D5给LED供电，造成能量损失，甚至造成LED微亮。这显然是我们不想看见的。•当LOADSW低电平时，RLDE1产生左负右正的电压，给QE1提供GS偏置，QE1导通，QE2组成的BOOST电路正常工作。当LOADSW截止时，QE1的GS等电位，截止，BOOST电路停止工作。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）LED驱动控制芯片简介•BD9202是日本日本罗姆半导体公司生产的带有DC/DC直流变换器，8路恒流源的LED驱动专用芯片。含有一个4线的通用接口，可以对各路进行1024阶的亮度控制。•有完备的保护功能，昀大可以输出150MA的电流。可以输出60V左右的高压，支持多种LED连接方式。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）多个芯片复用时的连接方式通用控制接口•BD9202的9－13脚是芯片通用接口，可用外置的CPU对其进行控制。•接线方式：一定数量的芯片的CPUDI（数据输入）和CPUCLK（时钟输入）直接相连。每个芯片的CS（芯片选择）则分别单独连接。•采用MST6U29作CPU，实现芯片的分别控制。赛维公司培训资料（保密）赛维公司培训资料（保密）BD9202部分引脚功能•4、CP1和5、CP2，滤波器电容连接，接27pF电容。•15、VREG相位校正，接2.2uF电容•16、VREF基准电压输出，约5Ｖ•17、ISET恒流源电流设定，Rset＝191K，决定LED灯的电流，约55mA，也就是LED的发光强度。•18、VSET灯调制电压输入，本机接VREF，