筆記本電腦用LED背光組件的設計

隨著(zhù)LED 技術(shù)的發(fā)展，特別是發(fā)光效率的提高，節能、環(huán)保的LED 產(chǎn)品在顯示領(lǐng)域的應用已越來(lái)越廣泛。LED 封裝、SMT 貼片、發(fā)光條制作均發(fā)展到較高水平，LED 背光制造和產(chǎn)業(yè)化水平也達到了相當高的水準。目前小尺寸產(chǎn)品市場(chǎng)需求大約以每年20% 的水平劇增，LED 背光在筆記本電腦上的應用已獨領(lǐng)風(fēng)騷，CCFL 背光在筆記本電腦上的應用將逐漸退出歷史的舞臺。目前全球大廠(chǎng)都在積極發(fā)展LED 背光產(chǎn)品，目前市場(chǎng)的主流筆記本電腦幾乎全部采用LED 背光技術(shù)。

本文介紹了筆記本電腦用LED 背光組件的設計開(kāi)發(fā)，分別從光學(xué)、電路、結構角度闡述了開(kāi)發(fā)的過(guò)程。光學(xué)方面，采用STAMPER 技術(shù)，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節，無(wú)印刷污染；電路方面，根據LED 的規格及顆數設計LED 發(fā)光條，驅動(dòng)整個(gè)背光源；結構方面，采用無(wú)背板的結構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本電腦用LED 背光源超薄、高亮、低功耗，達業(yè)界領(lǐng)先水平。

1 光學(xué)設計

1.1 LED 光源
背光模組的作用是把點(diǎn)光源發(fā)出的光通過(guò)漫反射使之成為面光源。為了得到合格的面光源，首先要選擇合適的LED,通常應用到筆記本電腦背光組件的LED 的規格為3014.通過(guò)預設白場(chǎng)光度指標，結合對液晶屏、光學(xué)膜等影響因素的研究分析，完成對整個(gè)背光源所需光通量的計算。根據計算的光通量，結合LED 的光學(xué)特性計算出所需LED 的顆數。

1.2 LGP 設計加工
采用STAMPER 技術(shù)，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節，較少印刷污染。以模具射出形成網(wǎng)點(diǎn)，入射面設計能破壞光源的全反射，并控制光源射出導光板面角度的分布，網(wǎng)點(diǎn)數量的多少對光源做有效的控制。網(wǎng)點(diǎn)可隨模具任意設計形狀，若網(wǎng)點(diǎn)為極小的平滑鏡面，可使光在網(wǎng)點(diǎn)及導光板內部的損失減至最小，應用光學(xué)設計軟件進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)設計。圖1 所示為模擬的背光組件的亮度均一性。

2 電路設計

在側光式背光組件中， 應用長(cháng)條式的LEDlight- bar 作為整個(gè)組件的光源，LED light- bar 采用白光頂發(fā)光LED.以某機種產(chǎn)品為例，單顆功耗：3.2V×0.02A=0.064W.整個(gè)light- bar 功耗：0.064W×42=2.69W.LED 背光源電路設計主要包括發(fā)光條設計和驅動(dòng)控制電路設計，驅動(dòng)電路采用一款DC/DC 恒流驅動(dòng)芯片，對發(fā)光條進(jìn)行恒流驅動(dòng)。圖2 所示為L(cháng)ED light- bar 的驅動(dòng)原理圖。

3 結構設計

筆記本電腦用LED 背光組件通常采用側光式結構，背光組件結構包括：LED 發(fā)光條、膜材、導光板、驅動(dòng)板、膠框。背光組件采用白光LED,整個(gè)結構設計以Active Area 的中心點(diǎn)為所有部件的設計中心，以筆記本電腦所用液晶屏的尺寸為前提，設計其它尺寸。綜合考慮電路設計及光學(xué)設計的要求，對結構進(jìn)行設計。結構設計先從LAYOUT 布局圖著(zhù)手，表達整體機構以及各部件相互之間的裝配關(guān)系，然后著(zhù)手零件圖結構設計。某機種背光源產(chǎn)品厚度可達2.35mm。所設計的筆記本電腦用LED 背光源的結構特點(diǎn)：
（1） 背光源單短邊入光，入光方式為短邊入光，發(fā)光條尺寸減小，成本降低；
（2） 使用薄型平板LGP,對LGP 網(wǎng)點(diǎn)技術(shù)要求較高；
（3） 膠框結構，無(wú)背板，無(wú)燈罩結構，采用高反射率反射片遮光，使用鋁箔散熱；
（4） 組裝時(shí)對LED 發(fā)光面和LGP 入光部對位要求較高。

圖3 背光源剖視圖

4 測試

本文所設計的筆記本電腦用LED 背光組件光源采用白光LED,組裝后的LED 背光源利用BM- 7 進(jìn)行13 點(diǎn)測試，5 點(diǎn)平均輝度為4,019nit ,亮度均齊性為85.33% ,色彩還原性達到95% @CIE 1976.背光源整體功率為3.2W,其中LED 功耗為2.69W.背光系統的驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，電流一致性良好。表1 所示為背光源的光學(xué)測試數據。

表1 LED 背光源的光學(xué)測試數據

5 結論

本文設計開(kāi)發(fā)了筆記本電腦用LED 背光源，采用STAMPER 技術(shù)，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節，較少印刷污染；根據LED 的規格及顆數設計LED 發(fā)光條，驅動(dòng)整個(gè)背光源；結構方面，采用無(wú)背板的結構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本用LED 背光組件超薄、高亮、低功耗，達業(yè)界領(lǐng)先水平。