低功耗液晶電視LED背光源設計及分析

　　由于LED是端面發(fā)光，圖4所示為LED端面發(fā)光示意圖，整個(gè)LED　Bar是不連續的光源，因此，當LED之間的距離過(guò)大時(shí)，亮度會(huì )下降，并且可能產(chǎn)生明暗相間的Hot　Spot現象;當LED之間的距離過(guò)近時(shí)，雖然亮度得到較大的提高，但需要LED的數量也會(huì )增加，導致LED的低利用效率和背光的高功耗。圖5是試驗得到的LED亮度分布曲線(xiàn)，從圖中可以看到，隨著(zhù)LED距離的增大，亮度下降;在LED之間的距離d>4.35 mm時(shí)，還會(huì )出現Hot　Spot現象，曲線(xiàn)波動(dòng)越大說(shuō)明Hot　Spot越明顯。同時(shí)LED　Bar的總長(cháng)度應該小于LGP(1067×604.)，所以為了保證LED的亮度以及避免Hot　Spot現象，取LED之間的距離d=3.35mm。

　　圖4　LED端面發(fā)光示意圖

　　圖5　LED之間距離與亮度分布曲線(xiàn)

　　2.2.2 LED發(fā)光面到LGP入光面的距離

　　理論上LED的發(fā)光面到LGP的入光面之間的距離越小越好，這樣可以充分利用LED所發(fā)出的光;但在實(shí)際情況中，由于加工精度、不易組裝等問(wèn)題，不可能達到零間距。對LED 發(fā)光面到LGP入光面的距離進(jìn)行試驗，得到LED-LGP之間距離與入射效率的擬合曲線(xiàn)，如圖6所示?？梢钥闯?，入射效率隨LED和LGP之間的距離增大而減小，在距離小于0.8 mm時(shí)，入射效率降低比較緩慢且在95%以上。因此，考慮到實(shí)際加工精度和裝配因素，取LED發(fā)光面到LGP入光面的距離為0.8 mm。

　　圖6　LEDLGP距離的入射效率分布曲線(xiàn)

　　2.2.3 LED發(fā)光面和LGP入光面的垂直距離

　　LED發(fā)光面和LGP入光面兩者之間的垂直距離通常會(huì )被忽略，但如果兩者之間的距離過(guò)大，也會(huì )嚴重影響入射效率。通過(guò)試驗發(fā)現，兩者之間的距離在±0.2mm范圍內時(shí)，入射效率變化緩慢，且保持在95%左右，所以控制LED發(fā)光面和LGP入光面的垂直距離在±0.2mm范圍內即可。

　　圖7所示為兩者之間的距離與入射效率的關(guān)系。

　　圖7　LEDLGP垂直距離的入射效率分布曲線(xiàn)

　　3　LED樣品測試結果

　　根據上述關(guān)鍵設計參數和膜材的選取進(jìn)行樣品制作。圖8所示為118cm(47in)LED背光源的實(shí)物圖將樣品與同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行了比較，具體測試結果如表2所示。

　　本文中設計的樣品在保證了光學(xué)性能的前提下，實(shí)現了低功耗的目標，達到了《平板電視能效限定值及能效等級》中規定的一級能耗，產(chǎn)品的厚度和色域也具有一定的優(yōu)勢。

　　圖8　 118cm(47in)LED背光源

　　表2　樣品測試結果

　　4　結論:

　　設計了一款118cm(47in)LED背光，選用1層擴散膜、2層棱鏡膜和1層DBEF組成背光模組。

根據試驗對影響LED利用效率的相關(guān)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化：LED與LED之間的距離d=3.35mm，LED發(fā)光面到LGP入光面的距離為0.8mm，控制LED發(fā)光面和LGP入光面水平中心的距離為±0.2mm。在保證背光光學(xué)特性的前提下，盡可能減少了LED的數量，實(shí)現了背光的低功耗。