LED&CCFL

CCFL与LED背光源技术的区别与应用分析/张昊
1特种液晶显示器背光源的种类
背光源的发展可以追溯到二战时期，当时用超小型钨丝灯作为飞机仪表的背光源，这是特种显示背光源发展的初始阶段。

经过半个多世纪的发展，背光源产业呈现一片繁荣的景象。

目前，用于特种液晶显示器的背光源主要有CCFL和LED两种。

2 CCFL背光源
CCFL是由日本在20世纪90年代研制成功的。

它的基本结构是玻璃管内充人惰性气体和水银，管壁上涂覆荧光粉。

发光机理是当高压加在灯管两端后，灯管内少数电子高速撞击电极后产生二次电子发射，开始放电，管内的水银受电子撞击后，激发辐射出253.7nm的紫外光，产生的紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光。

CCFL背光源就是主要以CCFL灯管为发光源的面型发光元件，是目前主流的液晶显示背光源之一。

它的最大优点是亮度高，所以面积较大的黑白负相、蓝模负相和彩色液晶显示器件基本上都采用它。

CCFL的缺点是它是线状光源，要实现光源的平面化，就必需增加管子的数量，这样就增大了功耗，产生大量热量，还需逆变电路驱动，而且工作温度较窄。

另外，CCFL背光源含有Hg这种有害物质，对环境的危害也很大。

CCFL由于是玻璃制品，很容易受到外界的冲击造成损坏，造成模块无法点亮，从而降低了显示器件的可靠性。

3 LED背光源
随着显示技术的快速发展，LED受到广泛重视并迅速发展。

LED是一种引人注目的LCD 背光源选择，作为半导体器件，它的发光是基于电子和空穴结合将多余的能量以光辐射的形式释放出来，所释放能量的高低决定着发光的颜色，因此LED的光色都很纯正，可以说是一种数字化的光源。

LED是一种平面光源，具有很好的亮度均匀性，光学部件也可以做的很简单。

LED通过直流低压驱动，并且能够在—25℃环境下正常工作，无需加热，因此，它具有环境适应性强、可靠性高和安全性好等优点。

另外，LED背光源没有CCFL背光源所需的水银，非常适于绿色环保应用。

LED背光源有两种，一种是白光LED，它的发光机理是由半导体材料发射蓝光，然后部分蓝光激发荧光物质，发出另外的色光，最后合成白光;另一种是三色RGB LED，它是由RGB LED分别发出红、绿、蓝三色的光，然后混合成白光。

这两种背光源各有优缺点，对于白光LED，光学结构和电路结构简单，耗电小，广泛应用于对功耗要求高的移动设备，但是色彩表现差;对于三色LED，光学结构和电路结构复杂，但是色彩表现力强，RGB三色LED背光在色域上的显著优势使得LCD模块可以在色彩表现力上和传统的CRT抗衡，主要用于高端液晶显示器。

4 CCFL背光源与LED背光源技术比较
CCFL背光为已成熟的技术，而LED背光为新兴技术，这两种背光源作为特种液晶显示器的背光源时各有优缺点，下面分别从亮度、色彩和显示图像、功耗以及可靠性等方面进行比较。

4.1亮度。

LED背光相比CCFL背光亮度可以更高。

但高亮度对CCFL背光而言也是一个技术瓶颈，即使勉强获得1000 cd/m2 的亮度也是以高功耗为代价。

LED背光亮度调节范围更宽。

通过LED驱动调节，对于特种LCD可以实现亮度低于0.17cd/m²而不出现闪烁，亮度调节比可以高达10000 :1，完全可以满足作为特种液晶显示器苛刻的亮度调节和使用要求。

对于CCFL背光源而言，低亮度通常只能达到0.5cd/m²，若需要更低的亮度，则需要增加背光灯，这样就会增加设计的复杂性，降低了产品的可靠性，而且非常容易出现闪烁。

LED是一种半导体器件，故采用LED背光的LCD亮度可以在通电后的很短时间(几秒
钟)内达到最大亮度，而采用CCFL背光的LCD亮度在常温下也需要5 min左右的时间才能够达到比较稳定的亮度。

4.2色彩和显示图像。

LED背光源有更好的色域，特别是三色LED背光源色彩表现力明显强于CCFL背光源，可以达到NT-SC规定色域的105%以上。

在色彩表现力和色阶过渡方面，LED背光也有显著的优势。

基于窄带三基色LED的白光LED与LCD的RGB彩色滤光片相匹配，能够实现以最高效率产生最饱和的颜色。

而采用CCFL背光源的LCD色域仅能达到70%左右。

4.3功耗。

LED背光可以更有效地降低功耗，功耗可以减少30%以上。

如采用LED背光的LCD亮度达到1000 cd/m)时仅需约28 W的功耗，而采用CCFL背光的LCD亮度达到950 cd/m2时则需高达40 W的功耗。

功耗的降低不仅可以减少LCD系统和电路元器件热量的产生，还可以提高整个系统的可靠性，非常适合于便携式显示设备。

4.4可靠性。

LED通过合理的光电设计和热设计，在高低温、湿热等恶劣环境条件下工作可靠性更高，出现致命故障的可能性更低。

LED可在低温—40℃，高温125℃下正常工作，非常符合特种显示领域应用，而CCFL不能实现低温下的正常工作。

由于LED为直流低压驱动器件，不同于CCFL需要交流高压驱动，所以在LED驱动电路中不需要使用变压器，由于不存在高压电路，LED驱动在湿热环境下不存在高压打火、对外电磁辐射等潜在缺陷，驱动电路经适当简化后不仅抗电磁干扰能力更强而且工作更可靠。

对于特种显示领域来说，LED在抗震等方面，具有CCFL不可比拟的优势。

LED封装结构牢固，不会像CCFL那样会破裂，其平面安装结构让LED拥有更稳固的内部结构，抗震性能更出色。

5结束语
目前在军事、工业、医疗以及野外作业的特种显示领域中，仍然是CCFL占绝对主导地位。

但是新兴的LED背光凭借其自身具有的寿命长、色纯度高、色再现率高、亮度高、不怕低温、适应性强、可靠性好、无汞污染等传统CCFL背光无法达到的优势以及特种显示行业对电磁兼容等方面要求的提高，将逐步取代CCFL成为液晶显示器的主流背光源。

在众多LED背光源研究者们的不懈努力下，LED性能还将进一步完善。

在LED背光技术的帮助下，液晶显示器将会在色彩还原度、使用寿命等方面获得极大的提升。