新型LED背光源技術與應用實踐研究

鄒 波

（東莞市沃德普自動化科技有限公司，廣東東莞，523000）

新型LED背光源技術與應用實踐研究

鄒 波

（東莞市沃德普自動化科技有限公司，廣東東莞，523000）

我國的科技發展迅速，背光源在各個領域也得到了廣泛的應用。本文主要探討LED背光源的技術以及應用。首先分析了LED背光源的技術，主要從技術、工藝、特點等方面進行分析，同時闡述了新型LED背光源在電視顯示屏、機器視覺檢測等領域的運用及關鍵要點，最后對全文進行了總結。

LED；背光源；特點；工藝；機器視覺檢測；應用實踐

0 引言

Led光源在很多領域都得到了廣泛的使用，最早的LED是在20世紀60年代發明的磷砷化鎵（GaAsP）紅色LED。由于近幾年Led性能的發展，使得LED背光源的光效及穩定性越來越好。LED背光源運用在液晶電視上，能夠有效的解決CCFL傳統背光源色彩飽和度不夠的缺點，LED背光源在其他各方面的應用也比較多，下面筆者將做進一步的分析。

1 LED背光源的設計和技術特點

LED背光源的設計主要是將 LED本身的點光源轉化為能夠均勻發光的面光源，且根據光源的具體位置不同，可以分為直下式光源和側部發光式光源。

1.1 側部發光式的 LED背光源

側部發光式的 LED背光源的結構比較緊湊，LED光源主要分布在導光板的四側（如下圖1所示），其中導光板1的作用主要是將LED所發出的光耦合導光板內部，使得入射光進入導光板2。需要注意的是由于導光板的材料不同，那么折射率也盡不同。光線經過反復的反射，會不斷的推進，最終會使得導光板四側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，使得光源進入光線導出區，最終由導光板2射出。在導光板的光線射出面加上一層擴散材料，它主要是對光的角度進行修正，使得背光源發出更加的均勻。同時還可以在擴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

直下式背光源的發光均勻性和發光亮度相對側部發光式的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 設計重點

（1）耦合效率

經過LED光源射出來的光線，在一定的介質中傳播，需要一定的距離才可以達到理想的效果，因此在設計時要重點考慮背光源的耦合效率會不會受到空間的限制。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

LED本身就是在溫度比較高的情況下使用，只要將使用的結點溫度設置在120℃都不會出現故障，但是溫度過高就會引起光源亮度的波動。白色LED光源其實是藍色晶片激發黃色熒光粉，由于黃色熒光粉的特色，只要溫度有一定的變化都會引起色坐標的飄移。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，在電路設計上，驅動電路需要保證LED背光源的外殼溫度要保持在60℃以內，在超過最大的允許值的時候要對LED背光源的驅動電流進行適當的調整。

1.4 LED背光源的特點

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

（1）亮度

LED背光源的亮度比較高，且亮度調節的范圍也比較廣，能夠通過LED驅動進行調節，調節的比例要達到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間內達到最大的亮度，在常溫下5分鐘的時間內就達到比較穩定的亮度。

（2）更好的色域范圍

LED背光源具有較好的色域，傳統的CCFL背光源覆蓋的色域只有NTSC標70%,而LED背光源已經可以達到NTSC標準的105%。（引文：《基于LED7707R 23.6寸新型LED背光模組的研究與設計》，在有需要顯示色階過渡的表現時，LED背光源具有很大的優勢，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背光亮度達到1000cd/㎡的時候功率的消耗僅28W，功耗的降低能夠有效的減少LED系統、電路運行產生的熱量，有效的提升整個系統的可靠性，還比較便于攜帶。

（4）可靠性

LED系統能夠在光電設計和熱設計保證在比較惡劣的環境下LED運行的可靠性更高，出現故障的可能性更低。LED背光源能夠在-40℃、125℃的溫度下正常工作，非常符合顯示領域的應用。

為了促使LED系統的特點凸顯出來，筆者將LED背光源、CCFL背光源進行了更加詳細的比較，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背光源技術的應用

2.1 刑事技術方面的應用

警察在采用傳統的刑事技術光源工作的時候，需要龐大的電源系統，同時還需要各種光源系統、濾光鏡等，這些比較傳統的設備沒有辦法滿足光源的選擇性和需求性，且設備的額定壽命比較短、系統設備也很容易發熱、后期的設備維護成本也相對比較高，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相比傳統的光源具有以下幾個方面的優點。

（1）LED光源的光譜比較窄，光源對于能源的利用率可以高達36%，且在運行的時候不需要濾光系統。可以在不同的條件下對不同波長的LED光源進行任意的組合，還可以實現強光、光周期的調動。

（2）光源對電的轉換率比較高、冷卻的負荷力比較低，具有環保、節能的效果。

（3）LED光源也屬于冷光源能夠實現近距離的照射，有效的提升空間的利用率。

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

2.2 液晶電視上的應用

LED是一種半導體器件，釋放能量的高低直接決定的發光的顏色。因此，LED光源是一種數字化的光源，通過半導體材料發出一種藍色的光，還有三種混合白色光線，白光LED的光學結構和電路結構比較簡單，工作是耗費的電能比較小，能夠運用于對設備要求比較高的高端移動設備，目前我國的液晶電視的顯示屏均運用的是LED背光源，且取得了大家的認可。

2.3 LED背光源應用

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

表2 為各國知名企業LED背光源產品的應用對比表

3 結束語

LED背光源由于本身的重量比較輕、質感比較薄、適用的壽命比較長，顏色也比較豐富，還具有很強的環保意識，根據本文的分析可以看出，LED背光源目前已經得到了各個領域的廣泛應用，且取得了很大的優勢。國內外對于LED背光源的應用也比較廣，在監視器、面板等方面都有較廣泛的應用，同時還要注意將LED背光源技術進行完善，使得LED背光源的運用范圍更廣。

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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