新型LED背光源技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐研究

鄒 波

（東莞市沃德普自動(dòng)化科技有限公司，廣東東莞，523000）

新型LED背光源技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐研究

鄒 波

（東莞市沃德普自動(dòng)化科技有限公司，廣東東莞，523000）

我國的科技發(fā)展迅速，背光源在各個(gè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要探討LED背光源的技術(shù)以及應(yīng)用。首先分析了LED背光源的技術(shù)，主要從技術(shù)、工藝、特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析，同時(shí)闡述了新型LED背光源在電視顯示屏、機(jī)器視覺檢測等領(lǐng)域的運(yùn)用及關(guān)鍵要點(diǎn)，最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。

LED；背光源；特點(diǎn)；工藝；機(jī)器視覺檢測；應(yīng)用實(shí)踐

0 引言

Led光源在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的使用，最早的LED是在20世紀(jì)60年代發(fā)明的磷砷化鎵（GaAsP）紅色LED。由于近幾年Led性能的發(fā)展，使得LED背光源的光效及穩(wěn)定性越來越好。LED背光源運(yùn)用在液晶電視上，能夠有效的解決CCFL傳統(tǒng)背光源色彩飽和度不夠的缺點(diǎn)，LED背光源在其他各方面的應(yīng)用也比較多，下面筆者將做進(jìn)一步的分析。

1 LED背光源的設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)

LED背光源的設(shè)計(jì)主要是將 LED本身的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為能夠均勻發(fā)光的面光源，且根據(jù)光源的具體位置不同，可以分為直下式光源和側(cè)部發(fā)光式光源。

1.1 側(cè)部發(fā)光式的 LED背光源

側(cè)部發(fā)光式的 LED背光源的結(jié)構(gòu)比較緊湊，LED光源主要分布在導(dǎo)光板的四側(cè)（如下圖1所示），其中導(dǎo)光板1的作用主要是將LED所發(fā)出的光耦合導(dǎo)光板內(nèi)部，使得入射光進(jìn)入導(dǎo)光板2。需要注意的是由于導(dǎo)光板的材料不同，那么折射率也盡不同。光線經(jīng)過反復(fù)的反射，會(huì)不斷的推進(jìn)，最終會(huì)使得導(dǎo)光板四側(cè)的亮度和中間位置的亮度相近。底部的反射膜主要是將沒有被散射的光再次收集起來，使得光源進(jìn)入光線導(dǎo)出區(qū)，最終由導(dǎo)光板2射出。在導(dǎo)光板的光線射出面加上一層擴(kuò)散材料，它主要是對(duì)光的角度進(jìn)行修正，使得背光源發(fā)出更加的均勻。同時(shí)還可以在擴(kuò)散材料的上面增加增亮膜，提高背光源的亮度。

1.2 直下式 LED背光源

直下式背光源的發(fā)光均勻性和發(fā)光亮度相對(duì)側(cè)部發(fā)光式的LED背光源要好很多，且直下式背光源的工藝更加簡單，不需要導(dǎo)光板的輔助。主要是將光源放置在背光源的底部，光線射出之后，通過表面的散射材料均勻的射出光線。

圖1 LED光源分布

1.3 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

（1）耦合效率

經(jīng)過LED光源射出來的光線，在一定的介質(zhì)中傳播，需要一定的距離才可以達(dá)到理想的效果，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮背光源的耦合效率會(huì)不會(huì)受到空間的限制。要確保最終的亮度均勻，尺寸還要符合背光模板組的要求。

（2）散熱系統(tǒng)

LED本身就是在溫度比較高的情況下使用，只要將使用的結(jié)點(diǎn)溫度設(shè)置在120℃都不會(huì)出現(xiàn)故障，但是溫度過高就會(huì)引起光源亮度的波動(dòng)。白色LED光源其實(shí)是藍(lán)色晶片激發(fā)黃色熒光粉，由于黃色熒光粉的特色，只要溫度有一定的變化都會(huì)引起色坐標(biāo)的飄移。為了解決這類問題，最有效的途徑就是在PCB上面連接散熱片。因此，在電路設(shè)計(jì)上，驅(qū)動(dòng)電路需要保證LED背光源的外殼溫度要保持在60℃以內(nèi)，在超過最大的允許值的時(shí)候要對(duì)LED背光源的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

1.4 LED背光源的特點(diǎn)

背光源有LED、CCFL兩種，CCFL是比較成熟的一種技術(shù)，而LED是一種新型的技術(shù)，下面筆者就將這兩種背光源進(jìn)行比較。

（1）亮度

LED背光源的亮度比較高，且亮度調(diào)節(jié)的范圍也比較廣，能夠通過LED驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的比例要達(dá)到10000:1，能夠滿足特種顯示屏的要求，LED背光源的亮度能夠在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的亮度，在常溫下5分鐘的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到比較穩(wěn)定的亮度。

（2）更好的色域范圍

LED背光源具有較好的色域，傳統(tǒng)的CCFL背光源覆蓋的色域只有NTSC標(biāo)70%,而LED背光源已經(jīng)可以達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的105%。（引文：《基于LED7707R 23.6寸新型LED背光模組的研究與設(shè)計(jì)》，在有需要顯示色階過渡的表現(xiàn)時(shí)，LED背光源具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠顯示更多的顏色信息。

（3）功耗

LED背光源能夠有效的降低功耗，相比CCFL背光源，功能的消耗可以減少到30%以上，例如：若是采用LED背光亮度達(dá)到1000cd/㎡的時(shí)候功率的消耗僅28W，功耗的降低能夠有效的減少LED系統(tǒng)、電路運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，有效的提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，還比較便于攜帶。

（4）可靠性

LED系統(tǒng)能夠在光電設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)保證在比較惡劣的環(huán)境下LED運(yùn)行的可靠性更高，出現(xiàn)故障的可能性更低。LED背光源能夠在-40℃、125℃的溫度下正常工作，非常符合顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了促使LED系統(tǒng)的特點(diǎn)凸顯出來，筆者將LED背光源、CCFL背光源進(jìn)行了更加詳細(xì)的比較，如下表所示。

表1 為LED背光源與CCFL背光源特性比較表

2 新型LED背光源技術(shù)的應(yīng)用

2.1 刑事技術(shù)方面的應(yīng)用

警察在采用傳統(tǒng)的刑事技術(shù)光源工作的時(shí)候，需要龐大的電源系統(tǒng)，同時(shí)還需要各種光源系統(tǒng)、濾光鏡等，這些比較傳統(tǒng)的設(shè)備沒有辦法滿足光源的選擇性和需求性，且設(shè)備的額定壽命比較短、系統(tǒng)設(shè)備也很容易發(fā)熱、后期的設(shè)備維護(hù)成本也相對(duì)比較高，給警局基層的辦案人員帶來了很大的困難。LED背光源作為新型的光源技術(shù)相比傳統(tǒng)的光源具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。

（1）LED光源的光譜比較窄，光源對(duì)于能源的利用率可以高達(dá)36%，且在運(yùn)行的時(shí)候不需要濾光系統(tǒng)。可以在不同的條件下對(duì)不同波長的LED光源進(jìn)行任意的組合，還可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光、光周期的調(diào)動(dòng)。

（2）光源對(duì)電的轉(zhuǎn)換率比較高、冷卻的負(fù)荷力比較低，具有環(huán)保、節(jié)能的效果。

（3）LED光源也屬于冷光源能夠?qū)崿F(xiàn)近距離的照射，有效的提升空間的利用率。

（4）刑事現(xiàn)場勘查利用LED作為現(xiàn)場檢查光源，具有壽命長、設(shè)備強(qiáng)的特點(diǎn)，最重要的是在運(yùn)用的時(shí)候設(shè)備是不需要維護(hù)的，使用的壽命超過50000小時(shí)，在使用之前是不需要加熱的，直接開啟使用即可。

2.2 液晶電視上的應(yīng)用

LED是一種半導(dǎo)體器件，釋放能量的高低直接決定的發(fā)光的顏色。因此，LED光源是一種數(shù)字化的光源，通過半導(dǎo)體材料發(fā)出一種藍(lán)色的光，還有三種混合白色光線，白光LED的光學(xué)結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)比較簡單，工作是耗費(fèi)的電能比較小，能夠運(yùn)用于對(duì)設(shè)備要求比較高的高端移動(dòng)設(shè)備，目前我國的液晶電視的顯示屏均運(yùn)用的是LED背光源，且取得了大家的認(rèn)可。

2.3 LED背光源應(yīng)用

不單單是國內(nèi)，國外很多的知名企業(yè)對(duì)LED背光源的應(yīng)用也必將廣泛，為了便于比較，筆者將這些資料制作成表格2，以便大家對(duì)比。

表2 為各國知名企業(yè)LED背光源產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)比表

3 結(jié)束語

LED背光源由于本身的重量比較輕、質(zhì)感比較薄、適用的壽命比較長，顏色也比較豐富，還具有很強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，根據(jù)本文的分析可以看出，LED背光源目前已經(jīng)得到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，且取得了很大的優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)外對(duì)于LED背光源的應(yīng)用也比較廣，在監(jiān)視器、面板等方面都有較廣泛的應(yīng)用，同時(shí)還要注意將LED背光源技術(shù)進(jìn)行完善，使得LED背光源的運(yùn)用范圍更廣。

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New LED backlighting technology and applied practice research

Zou Bo
(Wordop,Dongguan Guangdong,523000)

Our country’s science and technology has been developing rapidly, and the backlight has been widely applied in various fields. This paper mainly discusses the technology and application of LED back light source. LED back light technology is firstly analyzed, the main is analyzed from the aspects of technology, process, characteristics, and expounds the new LED back light on the TV screen, the use of machine vision detection and other fields and the key points, and finally, the full text is summarized.

LED; Back light; Characteristic; Process; Machine vision detection; The application practice