高清電視機背光照明應該用什么類(lèi)型的LED

隨著(zhù)消費者要求高清電視機具有更大的平板顯示屏和更高的分辨率，對電視機的需求已經(jīng)迅速從等離子高清電視機轉向了 LED 高清電視機。根據 DisplaySearch 公司的數據，等離子高清電視機的銷(xiāo)售高峰將出現在 2008 年，銷(xiāo)售收入為 240 億美元；而 2008 年 LCD 高清電視機市場(chǎng)將達到 750 億美元，到 2010 年則增長(cháng)到 930 億美元。顯然，LED 電視機市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始“繁榮”了。

從運動(dòng)模糊到色彩再現，目前的 LCD 高清電視機有各種缺點(diǎn)。目前一代 LCD 高清電視機無(wú)法獲得真正的黑色，而且所有顏色的動(dòng)態(tài)范圍都較小。普通高清電視機用 CCFL 管進(jìn)行背光照明，只具有 450 至 650cd/m2 的對比度。這些高清電視機的主要問(wèn)題是，對 CCFL 背光照明不能完全關(guān)斷或不能進(jìn)行局部調光。

相反，采用高亮度 LED 背光照明，LED 陣列 (就 46 英寸顯示屏而言，可含有多達 1600 個(gè) LED) 可以對背光照明“組”調光或進(jìn)行局部關(guān)斷，從而實(shí)現比 CCFL 設計幾乎高一個(gè)數量級的對比度 (> 4000cd/m2)。另外，通過(guò)調整背光照明 LED 組的亮度，可以再現更多的中間色調，從而使畫(huà)面更加生動(dòng)。另一個(gè)好處是能夠從局部完全關(guān)斷 LED，從而減輕了運動(dòng)模糊問(wèn)題。通過(guò)在幀之間完全關(guān)斷 LED，幾乎徹底消除了快速運動(dòng)物體引起的模糊問(wèn)題。在解決這種 CCFL 背光照明 LCD 電視機所面臨的快速運動(dòng)模糊問(wèn)題時(shí)，LED 非?？斓捻憫俣仁侵陵P(guān)重要的。

設計師的兩難處境

冷陰極熒光燈 (CCFL) 常常用來(lái)為大型平板顯示器提供背光照明，但是它們的色譜有限，而且色彩不夠鮮明。RGB LED 實(shí)際上擴展了可見(jiàn)光范圍。另外，在美國國家電視系統委員會(huì ) (NTSC) 定義的顏色中，CCFL 能顯示出約 80%，而 RGB 可以顯示出的 NTSC 色譜多達 110%，從而在顯示屏上更準確地顯示出圖像的本原風(fēng)貌。采用 3 個(gè)單色光源，如紅色、綠色和藍色 (RGB) 激光，可以獲得可能實(shí)現的最廣色譜。

另一方面，白光 LED 背光照明非常適用于手持式和移動(dòng)顯示屏，因為白光 LED 外形尺寸小、簡(jiǎn)單易驅動(dòng)、對機械應力不那么敏感、與 CCFL 比較預期壽命長(cháng)兩倍。不過(guò)，白光 LED 在色譜方面與 CCFL 有同樣的缺點(diǎn)，因為白光 LED 等同于寬帶光源。白光 LED 是藍光二極管覆蓋熒光粉形成的，它把部分藍光轉變成黃光，組合形成的光譜被視作白光。

與單色光源相比，RGB LED 以較低的成本提供接近窄帶的色譜。RGB LED 不僅改善了色譜，而且還提高了效率，因為 RGB LED 只按照所需要的紅光、綠光和藍光發(fā)射光能。相對而言，寬帶光源 (如白光 LED 和 CCFL) 發(fā)出了較多不需要顏色的光，降低了色譜的純度，因此損失了效率。既然不同顏色的 RGB LED 可以單獨驅動(dòng)，那么 RGB LED 的白光點(diǎn)或色溫就可以校正，而 CCFL 和白光 LED 的白光點(diǎn)都是固定的。

LED 的調光考慮

傳統上，LED 調光是用 DC 信號或濾波 PWM 信號調節流經(jīng) LED 的正向電流來(lái)實(shí)現的。降低 LED 電流可調節 LED 光輸出密度。不過(guò)，正向電流的變化會(huì )導致 LED 發(fā)光顏色的變化，因為 LED 的色度隨電流而變。LCD 高清電視機和汽車(chē)背光照明等很多應用不容許 LED 的發(fā)光顏色有任何偏差。由于周?chē)h(huán)境光線(xiàn)變化不同以及人眼能夠感知光強的微小變化，因此在這些應用中需要寬調光范圍。用 PWM 信號控制 LED 的光強，可以不改變發(fā)光顏色而實(shí)現 LED 調光。

“True Color PWMTM 調光” 通過(guò) PWM 信號調節 LED 亮度。它實(shí)質(zhì)上是以 PWM 頻率用滿(mǎn)電流接通和斷開(kāi) LED。人眼的限制為每秒 60 幀。通過(guò)提高 PWM 頻率 (例如提高到 80Hz 至 100Hz) ，人眼就感覺(jué)脈沖光源是連續接通的。另外，通過(guò)調制占空比 (“接通時(shí)間”的長(cháng)度)，可以控制 LED 的光強。采用這種方法時(shí)，LED 的發(fā)光顏色保持不變，因為 LED 的電流值或者為零，或者為恒定值。很多高清電視機設計師都要求高達 3000:1 的調光比，以適應環(huán)境光線(xiàn)的寬范圍變化。

結論

很明顯，就高清電視機所用的大型 LCD 平板顯示屏的背光照明而言，LED 已經(jīng)成為主流選擇。不過(guò)，系統設計師仍然需要滿(mǎn)足其特定設計性能要求的 LED 驅動(dòng)器集成電路。因此，LED 驅動(dòng)器集成電路必須能夠以滿(mǎn)足輸入電壓范圍和所需輸出電壓及電流要求的轉換拓撲，為很多不同類(lèi)型的 LED 配置提供充足的電流和電壓。所以，LED 驅動(dòng)器集成電路需要有以下特點(diǎn)，以滿(mǎn)足設計師的需求：

(1) 寬輸入電壓范圍

(2) 寬輸出電壓范圍

(3) 高效率轉換

(4) 嚴格調節的 LED 電流匹配

(5) 以低噪聲、恒定頻率工作

(6) 獨立的電流和調光控制

(7) 寬調光比

(8) 用極少的外部組件組成占板面積緊湊的小型解決方案