勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED技术培训周立明2010.04.,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,一、LED驱动原理,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,什么是？LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用。发光二极管的核心部分，称为p-n结。PN结加正向电压电能可以直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED的正向压降与其光色有关: 红、绿、黄通常为1.42.6V， 而白光LED的正向压降为34.2V,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,08年北京奥运会LED技术应用,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED光源的特点1、LED是点光源，CCFL是线光源。2、 电压：LED使用低压电源，供电电压在5-65V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。3、 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 。4、 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。5、 稳定性、寿命：10万小时，光衰为初始的50%。6、 抗震性：平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色，寿命更长。7、响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景可能产生画面跳动，LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,8、 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿蓝橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色，LED背光源有更好的色域，其色彩表现力强于CCFL背光源，LED可以采用红绿蓝3色独立发光，很容易精确控制显示色彩特性。9、 亮度、对比度：LED亮度调整范围大，不像CCFL的最低亮度存在一个门槛，LED背光白平衡的同时可以很好的保证整体对比度、亮度，LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是35mm边长的正方形封装后，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性，如果作为液晶电视的背光源，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,10、 环境污染：LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质，绿色环保。11、 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。12、如果采用动态led背光源，(原理就是用2个图像驱动，一个驱动液晶屏，另一个以户外大屏幕led显示墙的方式驱动led，驱动的分辨率无需太高)，则47寸的led背光液晶电视可以实现动态功耗，最低功耗可以在10瓦，最高亮度也就在200瓦以下，同时对比度可超过100000：1，亮度可以达到1000尼特，色域132%NTSC，进而将PDP（等离子显示屏，即Plasma D）,远远甩在后面，除了响应速度稍逊之外。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED色域优势,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED背光光源的工作原理,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED背光原理示意图,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED电视的分类 LED电视有两种分法，按技术分类可分为两大类：1、RGB-LED2、白光LED。 按入射位置划分可分为：1、直下式就是将显示屏的整个背面换成LED，大致又可分为直下式RGB-LED、直下式白光LED等。2、侧入式就是屏的周边放上LED，又叫侧光式白光LED。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,什么是真正的电视？真正的LED电视，应该是用LED直接成像的。彩色的LED显示屏用R/G/B三个LED管组成一个像素点，通过控制每一个像素点的亮与灭，来实现图像的显示。其成像的原理和同样是主动发光的等离子非常相似。在组成光源的时候，并不是按照：的数量构成，目前最常见的方案是：个红色，个兰色，个绿色因为每种颜色的在发光效率上存在差异性，必须通过组合实现三种光源的匹配,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,RGB-LED一般由1个红色LED、1个蓝色LED和2个绿色LED组成,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED电视墙（RGB-LED）,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,RGB-LED电视的优缺点优点主要体现在色彩表现力和对比度两方面：由于采用了RGB三原色独立发光元件，因此RGB-LED电视的色域范围大都能达到NTSC 的120%以上，部分经过良好调教的机型甚至可以达到150%左右的色域范围，完全达到或者超越了等离子电视的水准。RGB-LED电视也可以支持背光区域调整技术，亮度调节更是很容易实现，因此在对比度方面，往往能够达到千万:1级的动态对比度，极大提升图像质量。RGB-LED电视虽然性能很优秀，但是：第一成本方面没有优势。第二RGB-LED需要单独的调光电路和更好的散热结构，这也会在一定程度上导致电视结构复杂。另外，RGB灯在控制上的问题仍有待加强，举例来说，如果其中一颗灯坏了，在整个屏幕上会相当明显，反之，白光LED灯则可以互相补足，因为是旁射关系，因此可以补足某颗坏掉的LED，让整体状况看起来不会太差。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,白光LED白光LED是采用LED背光源驱动液晶成像的，相对于RGB-LED就要简单不少，它采用了只能发出白色光线的LED光源代替原来的CCFL荧光管。白光LED由于不像RGB-LED那样需要涉及到背光源的调光，因此在电路结构方面的要求相对不高。白光LED电视在色彩表现上不如RGB-LED电视那么优秀。但它仍是彩色显示器的理想背光源。不过白光LED电视的优点也是比较明显的，例如亮度动态调节、区域背光控制都可以实现，也能实现很好的对比度。在色域范围上也能较普通CCFL液晶电视有所提升。加上成本的优势，因此我们认为白光将成为未来普及型LED电视最优先采用的方案。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,LED白光的产生没有一种LED可以直接产生白光，而由LED形成的白光实际上都是由几种光组合而成。目前主要有三种白光LED。 1、是用红蓝绿三种LED合成为一种白光LED。 2、是用紫外线LED激励RGB的荧光粉而产生白光。 3、是用蓝色LED激发发黄光的荧光粉，从而产生一种接近的白光。这种方法最为简单，成本最低，是目前使用最多的一种方法。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光的入射方式 一、直下式背光源直下式背光源工艺简单，不需要导光板，LED阵列置于灯箱底部，从LED发出的光经过底面和侧面反射，再通过表面的扩散板和光学模组均匀射出。直下式背光源的厚度由灯箱底部和散射板的距离决定，通常厚度越厚，背光源的光均匀性就越好。在背光源较薄的情况下，色彩和亮度均匀性就成了直下式背光源的技术关键。LED灯的光场分布类型对背光源的色彩和亮度均匀性起着重要作用，目前背光源所用L ED 灯通常有朗伯型和边发射型两种，由于边发射型LED 更有利于背光源的光均匀性，直下式背光源大都采用边发射型LED。但是大角度边发射LED由于其中间光强偏低，易造成暗斑，影响背光源的均匀性。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,二、侧光式背光源侧光式背光模块即将点状光源设置在经过特殊设计的导光板侧边作为背光源，使用LED颗数较少。因LED背光源放在产品的侧面，因此后面只需要添加导光板就可以了，液晶产品的外观厚度可以做到很薄，比如康佳电视，它就是采用侧光式背光模块。侧光式白光LED背光液晶电视具轻薄、结构简单等优势边光式背光一般可做的很薄，但光源的光利用率较小，且越薄利用率越小，最大约50% 。侧光式LED产品因是由点光源组成线光源，而非由点光源分布至TV用LCD面板整个面积，故无法作到区域控制功能将影响对动态影像画质提升。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光入射示意图,背光入射示意图,背光入射示意图,背光入射示意图,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,背光和相比有哪些好处？ 1、背光的均匀性更好，不会出现黑色不均的情况 2、对比度更好，led可以在全黑屏下关闭背光，从而达到动态对比度更佳。 3、色彩表现更好，由于采用三基色led背光灯，色温可以得到有效的控制，从而得到更为逼真的色彩和更广的色域 4、由于led采用低压驱动，所以省略了冷阴极背光的升压电路，而且可以做的较薄 5、如果采用动态led背光源，则47寸的led背光液晶电视，最低功耗可以在10瓦，最高亮度时也就在200瓦以下，同时对比度可超过100000：1，亮度可以达到1000尼特，色域132%NTSC，进而将pdp远远甩在后面(除了响应速度还稍逊),勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,在视频领域，人们一般用NTSC作为衡量视频设备的色彩还原特性的标准。这个指标是指在整个色彩空间内，显示设备能在各种色彩上显示到何种饱和度，就是能够显示显眼到什么程度的蓝色、绿色、红色。传统的液晶电视通常采用冷阴极荧光灯（coldcathodefluorescentlamps，CCFL）作为光源，我们日常生活中，经常见到很多物体在日光灯下的色彩都很怪异，就是因为它发出的光线不是真正意义上的日光，所以显示颜色不够丰富，色彩还原度差，能够覆盖的色域范围只有NTSC标准的65%75%。LED背光源技术，能把液晶电视的色域范围扩展到NTSC标准的105%，基本上可以重现人们观察到的大部分自然界场景 .,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,中大尺寸液晶电视AC-DC电源架构及LED背光方案,安森美半导体46英寸液晶LED背光方案(见黄色背景部分),勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,市场上现有的6通道侧光式LED驱动器背光方案中，各通道均含专用驱动器IC、电感型DC-DC升压转换器及开关;相比较而言，安森美半导体的CAT4026作为多通道LED线性驱动器，以单颗IC支持6通道，且易于分级为多达12个或18个通道(相应采用2个或3个控制器)，是一种高性价比的方案，目标能效高于90%，典型能效达94%。此外，这驱动器还提供正向电压监测功能，可以限制总体功率耗散;还能应用LED开路及过多LED短路等不同LED串故障。,LED驱动器特点,总体来说LED驱动器要具有一下特点： 1、宽广输入/输出电压范围。 2、高效率转换。 3、严格调节LED电流匹配。 4、低噪声与定频操作。 5、独立电流和调光控制。 6、宽调光比。 7 、完善的保护功能。,勤耕则获,善思乃聪!ZLM,荆州培训资料,白光LED驱动器的任务要了解白光LED的驱动电路，首先要了解LED的电特性。WLED的发光量是由流过它的电流所决定，而不是由加在它两端的电压所决定。而各个LED的压降和流过的电流之间的离散度很大。为了使各个WLED发光均匀，就必须要求流过的电流相同。这样，为了驱动WLED就必须要有满足其电压要求的恒流源或单向脉冲来供电。且光通量与温度成反比，温度的变化对LED的波长也有一定的影响，因此，良好的散热是LED保持恒定亮度的保证。另外，当最大的环境温度为50oC时，就应当将其电流限制为20mA。所以LED驱动器的基本任务是： （1）将电源电压转换为驱动LED所需的电压, 这个电压取决于LED的连接方法(串联、并联或串并联)和数量。 （2）在工作过程中LED上保持恒定的电流。,