新聞中心

EEPW首頁 > 光電顯示 > 設(shè)計應(yīng)用 > 低功率LED電路設(shè)計方案解析

低功率LED電路設(shè)計方案解析

作者: 時間:2012-04-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本期CTO技術(shù)觀即針對上述這些問題,專訪巨虹電子光電事業(yè)群副總經(jīng)理謝啟堂,他認(rèn)為在設(shè)計上,必須達到最佳混色效果的首要條件,這就要用光學(xué)設(shè)計技術(shù)來克服;現(xiàn)在一般使用高功率(high power)和(low power)的,各有一些缺點,但若使用中功率(middle power)配合鏡片設(shè)計,不失為折衷,以下會詳細(xì)說明。另外,他也認(rèn)為因為價格還太高,大尺寸LCD TV 采用背光源時代不會那么快來臨,大家可能太樂觀了。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/200427.htm

價格太高LED背光源大成長再等2年

LED的亮度持續(xù)增加,每23年就有倍數(shù)增加的態(tài)勢,促成了LED現(xiàn)今作為多種發(fā)光源的趨勢,象是燈具、戶外大型廣告燈箱、或者本篇談的LCD顯示器背光源等等。

以發(fā)光效率而言,LED較現(xiàn)階段所使用的冷陰極管(CCFL target=_blank>CCFL)為低,而且大尺寸LCD面板事實上面臨PDP等其它平面顯示器的競爭;并且CCFL也不是完全沒有未來,歐盟雖然決議依環(huán)保考量給予較嚴(yán)格的限制,但汞含量低于5mg還是可以輸入。因此,LED作為背光源,其實并沒有像市場炒的那么樂觀。

其中最主要的問題還是在價格,以近半年來說,應(yīng)用在LCD TV背光源的RGBLED,價格都沒有什么動,主要是需求量還未起來。依據(jù)與日韓主要LCD TV大廠接觸的經(jīng)驗,日韓電視大廠多半希望年底可以有接近量產(chǎn)規(guī)格的LED背光電視,這顯示LED背光是未來TV主流的格局確立,但市場成形需要一段時間,并且量逐漸起來才能使成本下降,進一步帶動市場;一般估計,真正LED背光TV市場大成長的啟動力量,應(yīng)該要到2年以后。

multiple chip提高發(fā)光效率

LED的發(fā)光效率較差,例如CCFL燈管發(fā)光效率約在60100lm/W,白光LED的發(fā)光效率,若是Luminade 1W可以驅(qū)動40lm/W的發(fā)光效率,3W則可以驅(qū)動65lm/W的發(fā)光效率,可以看出目前白光LED發(fā)光效率仍較CCFL遜色。

不過這也可以用改變芯片架構(gòu)的方式來改善,例如Citizen就用multiple chip的設(shè)計,使得1.2W可以/輸出84 lm,而且在不同的封裝方式下,3W甚至可以驅(qū)動210lm/W的發(fā)光效率。這樣技術(shù)未來也可望使用于R、G、B架構(gòu)中。

Multiple chip是什么樣的技術(shù)架構(gòu)呢?主要是將原本的芯片割成小塊,每顆給予較小的功率,使得個別消耗功率較低、產(chǎn)生熱量較小,并且發(fā)光效率可以有效提高。Citizen的設(shè)計是切割成大約8顆0.2mm×0.2mm的小芯片,并且使用中間4顆,外面4個角包圍4顆的方式排列,再封裝起來成一個LED模塊。

白光LED的發(fā)光效率都較CCFL為低了,R、G、B LED的平均發(fā)光效率又較白光低一些,因此提高發(fā)光效率也成為研發(fā)的方向。

散熱問題可解混色技術(shù)待突破

除了發(fā)光效率不高以外,散熱也是另外一個待突破的問題,不過這應(yīng)該不是太嚴(yán)重的問題,以現(xiàn)有現(xiàn)成的散熱技術(shù)就可以解決,只是會有熱源處溫度高、外圍溫度低的熱度分布不均的問題,若采用 導(dǎo)熱管(Loop Heat Pipe)散熱技術(shù),則可以均勻分布導(dǎo)熱。不過若使用于大尺寸TV,LHP使用量也會隨著倍增,價格太高則是屆時需要面對的另一個問題。

至于混色則是較困難的技術(shù)障礙,必須將光學(xué)做得很好。因為基本上,LED背光板的設(shè)計,不會希望使用太多顆數(shù),但若使用較少光源,照出來的亮度又會不均勻,這時就要用光學(xué)技術(shù)來混光,讓光可以張得開,均勻涵蓋在更大的照射面積。

混光的方式也有多種,有些設(shè)計是在光源處就先用一些方法先混光,但這樣做會浪費能量,不如讓光直接射出,然后再用光學(xué)方式做混光處理。

另外值得一提的是,這里談的LED背光都是采用直下光源(direct type)技術(shù),而不是側(cè)光技術(shù),主要是側(cè)光要利用導(dǎo)光板將點光源轉(zhuǎn)變成面光源,能量耗損較大,不適合應(yīng)用到很大尺寸的TV面板,而且使用側(cè)光其實技術(shù)能力并不高;但使用直下光源既能夠發(fā)揮LED亮度高的特性,并且輸出輝度才足夠符合大尺寸LCD TV之需求。

LED不易控制

LED背光面板設(shè)計上,采用的LED多半以和高功率為大宗,目前臺灣和韓國廠商使用低功率較多,日本廠商則使用高功率較多;兩者各有優(yōu)劣,詳述如下。

低功率LED是以20mA/chip來驅(qū)動,通常會將R、G、B 3顆LED晶粒封裝在一起成為單一模塊,使用低功率LED顆數(shù)就必須要多,例如40寸面板需要10002000顆,由于LED排列密度高,因此可以在不需特殊光學(xué)設(shè)計情況下達到較薄的厚度,做到2.53公分不成問題。

Low power LED的缺點則是,在大尺寸TV應(yīng)用上,顆數(shù)太多了,電路控制不易,而且每顆LED照射區(qū)域不重迭,若單一LED在光強或色調(diào)上出了問題,看起來會非常明顯,因此對LED質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求相當(dāng)高。

High power LED通常使用G、R、B、G成一模塊,顆數(shù)較少,較為容易,控制性也較好。配合特殊設(shè)計之光學(xué)元件照到面板上,能夠產(chǎn)生重迭效果,鄰近不同的光源模塊可互相cover,因此對于LED質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求相對沒有l(wèi)ow power要求那么高,甚至于一旦有一顆LED出問題,并不會看得太明顯。

缺點方面,因為要用1W來驅(qū)動,發(fā)光效率較差,而且容易局部過熱,需要散熱處理;此外,厚度也不容易降到3公分以內(nèi)。

區(qū)域控制為LED背光源一大目標(biāo)

LED背光源除了一般所提到的亮度高、色彩飽合、無汞害及壽命長以外,其實還有一個重要的技術(shù)發(fā)展,一定要使用LED作為背光源才能實現(xiàn)的,就是區(qū)域控制(regional control),這個技術(shù)也是推動LED背光源一個很大的意義?,F(xiàn)在日韓廠商在LED背光源的開發(fā)上,都朝向一定要能做區(qū)域控制邁進。

區(qū)域控制要能夠控制得細(xì),LED密度就必須要高,high power LED較為分散,若隨畫面改變而改變光源亮度,影響的區(qū)域恐怕過大,這也是high power的另外一個缺點。

從區(qū)域控制細(xì)致度,電路控制復(fù)雜度及背光厚度多方面評量,其實使用驅(qū)動功率為0.5W/顆之middle power不失為一個折衷的方法,,使用顆數(shù)不需要像low power那么多,再加上光學(xué)鏡片的設(shè)計后,可以像high power做法一樣,能夠讓光照到的地方重迭,提高LED質(zhì)量容忍度,并且兼具如low power將背光薄形化之優(yōu)點。



關(guān)鍵詞: LED 低功率 電路設(shè)計 方案

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉