超薄LED背光源實(shí)現方案

　　 引言

　　背光源根據光源的位置不同分為直下式背光源和側光式背光源。直下式背光源，直接把LED光源放在出光面下面，光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)一段空間距離和擴散板的擴散和混合后，成為面光源發(fā)射出來(lái)，直下式背光源需要一定的混光距離。而側光式背光結構對超薄化的模塊設計則更具優(yōu)越性，隨著(zhù)“超薄風(fēng)”的刮起，大尺寸超薄側光式LED背光源成為各大電視廠(chǎng)商及上游企業(yè)的研究熱點(diǎn)。

　　1 結構設計

　　本文所設計的LED背光源是側光式超薄結構，整個(gè)結構包括：LED燈條、驅動(dòng)板、膜材、導光板、散熱塊、上框架、背板。背光源采用白光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，以液晶電視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UⅣOUT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。上框架采用分段式設計，在長(cháng)度方向上分段，避免長(cháng)度過(guò)長(cháng)。燈條的出線(xiàn)端設置在背板的四個(gè)角處，減少繞線(xiàn)長(cháng)度。

　　2 光學(xué)設計

　　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，本設計采用的是白光雙芯片LED。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。表1所示為所選LED的電學(xué)及光學(xué)特性。

　　為了提高背光源的亮度，膜材結構搭配為：一層擴散片+一層BEF+一層DBEF。其中，擴散片的作用是借擴散物質(zhì)的折射與反射將光霧化，讓射出的光更加均勻：BEF的作用是將光線(xiàn)聚攏，使其垂直進(jìn)入液晶模塊以提高輝度：DBEF是利用原先被傳統吸收型偏光片吸收的50%的光線(xiàn)來(lái)增加亮度。導光板網(wǎng)點(diǎn)直徑為0.54～1.55mm.圖1所示為導光板的部分網(wǎng)點(diǎn)分布圖。

　　圖1 導光板網(wǎng)點(diǎn)分布圖

　　3 電路設計

　　LED背光源電路設計主要包括燈條設計和驅動(dòng)控制電路設計，圖2所示為整個(gè)電路部分的結構框圖。

　　3.1 燈條設計

　　光源采用雙芯片白光LED，燈條分布在背光源的四周。為了達到更好的電流均一性，燈條采用串并混聯(lián)，實(shí)行兩并多串。為了取得更好的散熱效果，LED燈條采用鋁基板加工制作。整個(gè)系統輸入電壓為24V，此電壓由外部電源轉換器提供。

　　3.2 驅動(dòng)控制

　　電路設計驅動(dòng)芯片是三路峰值電流模式PWM控制器，通過(guò)閉環(huán)控制輸出電流提供高精度LED電流。該芯片包含三個(gè)峰值電流模式控制器，給IC提供反饋，以確保更高效率和更高精度。芯片上的柵極驅動(dòng)器進(jìn)行了優(yōu)化，用來(lái)驅動(dòng)0.25A源電流或O.5A沉電流的邏輯電平FET，每個(gè)輸出電流可通過(guò)線(xiàn)性或PWM調光方法進(jìn)行單獨調光。

　　該芯片的閉環(huán)系統能動(dòng)態(tài)調節它的輸出電壓，以適應LED電流的線(xiàn)路和負載調整。單一封裝內集成的三路驅動(dòng)器保證了每串間有更好的電流匹配，同時(shí)降低了整個(gè)系統的芯片數量。具有40V線(xiàn)性穩壓器，提供5V電源給lC供電，三個(gè)轉換器的開(kāi)關(guān)頻率由內部振蕩器控制，三路有1200的相位差，以降低輸入電流波紋。高壓驅動(dòng)，電流匹配度良好。LED串間電流精度為4-2%，支持線(xiàn)性和PWM調光。

　　由于LED的光效較低，工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的熱量

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