2013年12月30日星期一

LED背光技術的定義及優勢劣勢分析

LED背光是指用LED(發光二極管)來廣告招牌作為液晶LED顯示屏的背光源。和傳統的CCFL(冷陰極管)背光源相比,LED具有低功耗、低發熱量、亮度高、壽命長等特點,廣泛運用於汽車車載DVD按鍵、開關的背光指示、通訊設備按鍵LED背光燈、室內招牌等,有望近年徹底取代傳統背光系統。LED背光具有哪些優勢?還存在哪些問題?

LED背光技術七大優勢

LED背光技術優勢之一:節能環保

LED背光源就是LightEmittingDiode(發光二極管)的縮寫,可以直接將電能轉化為光能的發光器件。作為新一代液晶背光面板具備低功耗、高亮度、長壽命的突出特點。CCLF(冷陰極燈管)作為LCD背光源,其所不能缺少的主要元素就是汞。這也就是大家所熟悉的水銀,而這種元素無疑是對人體有害的一種物質。

LED背光與傳統CCFL背光相比較,LED背光與一般同規格CCFL背光民用級產品相比可以節能40%以上,在節能方面有著大幅度的提高。除此之外,CCFL背光中汞是對環境危害相當大的一種物質,但LED背光並不含有這種有害物質,更加有利於環保。

LED背光技術優勢之二:輕薄雅致

LED背光源則是由眾多柵格狀的半導體組成,每個“格子”中都擁有一個LED半導體,這樣就可以成功實現光源的平面化。其平面化的光源不僅擁有優異的亮度均勻性,還不需要復雜的光路設led招牌計。這樣一來,LCD的厚度就能做得更加輕薄,同時還能擁有更高的可靠性和穩定性。

傳統CCFL屬於管狀光源,要將其所發出的光均勻散布到面板的每一個區域都需要相當復雜的輔助組件。其屏幕的厚度也較難控制,而且隨著面板的增大,必須使用多條光源,這進一步加劇了設計的復雜程度及成本,大屏幕液晶電視對此更為敏感。例如,50英寸以上的LCD或TV產品,其直下式CCFL背光模組的成本比重可能占到面板成本的一半以上。

LED背光技術優勢之三:超廣色域

LED背光源具有發光更加均勻的特點,在色彩表現力上遠勝於CCFL背光源。可對顯示色彩數量不足的液晶技術上起到很好的彌補作用,輕松實現NTSC118%甚至更高的廣色域,讓液晶顯示器真實地還原現五彩繽紛的大自然中的鮮艷色彩。

傳統CCFL背光技術,由於存在螢光材質的限制,燈管紅光呈現能力偏弱,所搭配的彩色濾光片的混色效果也較差,只能實現NTSC65-75%的NTSC色彩區域,即使是通過采用改進型的CCFL光源,也只能達到NTSC等比90%左右的色域範圍,從而影響了圖像質量。

LED背光技術優勢之四:超長壽命

LED背光源的使用壽命可長達10萬小時,即使每天連續使用10個小時,也可以連續使用27年。因此,使用LED背光源的液晶顯示器或液晶電視在使用時間較長後,背光源的亮度衰減情況要好於CCFL背光。

普通CCFL背光源的使用壽命在2。5萬小時左右,最新的頂級CCFL背光的發光壽命也不過6萬小時,在使用壽命末期,LCD的亮度就會明顯下降,不得不更換LCD的CCFL背光模組。而LED背光則完全沒有這樣的問題,現階段白色LED背光的實際使用壽命為5萬至10萬小時,與LCD顯示屏的使用壽命字幕機基本一致,而且還有再次提升的潛力。即使24小時不間斷使用,也足夠使用5年時間。因此,LED背光源的發光壽命遠遠超過了CCFL背光源。

LED背光技術優勢之五:實現高亮度

LED背光源的亮度調整範圍大,可以靈活調整發光頻率,頻率大大高於CCFL背光源,因此能夠完美的呈現運動畫面。而傳統CCFL背光源燈管的閃爍發光頻率較低,表現動態場景時,可能產生跳的畫面。

液晶顯示器作為一種被動性顯示器件,自身並不會發光,它依靠背光源將光線穿過顯示面板展現圖形圖像。因此,背光源的技術直接影響到液晶電視的畫質。

傳統的液晶顯示器通常采用電視牆冷陰極熒光燈

(coldcathodefluorescentlamps,CCFL)作為光源,而正是CCFL造成了液晶顯示器顏色不夠豐富,色彩還原度差。

LED背光技術優勢之六:可調節白平衡

LED背光源可以調整背光白平衡,同時保證整體對比度。當用戶的視頻源在計算機和DVD機間切換時,可以輕松在9600K和6500K間調整白平衡,而且不會犧牲亮度和對比度。

一種基於RGB三色LED背光燈的白平衡調整方法,包括顯示器獨立運行時,將背光燈調整到新的亮度級別時,讀取背光燈板上溫度傳感器的值,若當前顏色傳感器的實際值比標准值大,將這種燈的電流占空比減少一點。反之,則將這種燈的電流占空比增加一點。為了獲取驅動電流占空比和顏色傳感器的標准值,使用了粒子群算法。其優點在於自動進行寬溫度下的白平衡調整,提高了響應速度,減輕人的勞動強度,提高了效率。

LED背光技術優勢之七:超高對比度

LED背光源相對傳統CCFL熒光燈背光源能進一步提升發光均勻度,憑借LED支持多點控制,LED背跑馬燈光源的顯示器的對比度能大幅提升到100萬:1的高度。

LED背光技術斑點制約其發展

LED背光技術就像許多新型技術一樣擁有許多誘人的優點,但LED要想占據大尺寸LCD背光源的主流,目前還需要解決一些技術難點。通過對比,我們已經發現LED在功耗方面處於劣勢,除此之外還存在成本高、一致性差等問題。

1)目前LED的發光效率較低,與同等尺寸CCFL背光源相比耗電量高。目前CCFL的輸出光通量多在5000~7000lm範圍,實際屏幕的輸出光通量高於300lm,而多數LED背光都還無法達到這一指標。不過,現在全球有大量的企業從事相關研究,LED發光效率提升相當之快,目前光通量達到10000lm的高亮型LED背光也已經出現,相信離成熟僅是咫尺之遙;

2)成本太高、價格昂貴,同等尺寸的背光源,LED是CCFL價格的4倍。對於目前價格競爭激烈的市場而言,讓廠家有些望而卻步,只有索尼為了圖像質量不計成本。當然,隨著工藝的成熟和生產規模的增加,LED背光的成本會逐步下降;

3)用LED作為背光源存在白光的一致性問題,這比起CCFL是個劣勢;

4)LED在網點設計上較線性光源CCFL難,需考慮LED輻射狀的光強衰減;

5)RGBLED背光源時間一久會產生色移,波長會隨溫度變化,產生不同顏色。

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