直下式LED背光源的设计与实现
LED背光源的设计与调光技术
LED背光源的设计与调光技术LED（Light Emitting Diode）是一种半导体光源，具有节能高效、寿命长、体积小等优势，在各个行业得到了广泛应用。
而LED背光源则是将LED灯用于液晶显示器的背光照明系统中，能够提供均匀亮度和高对比度的照明效果。
本文将详细探讨LED背光源的设计原则和调光技术。
LED背光源设计的原则主要包括：1. 选择合适的LED类型和数量：根据显示器的尺寸和要求，选择合适的LED 类型（如白光LED）和数量，确保背光亮度和颜色的一致性。
2. 合理布置LED灯珠：背光源应布置在整个显示面板的背后，以实现均匀的光照。
采用等间距布置LED灯珠并合理设计散热系统，可以提高显示器对比度和降低能耗。
3. 选择合适的反射材料：使用合适的反射材料，如镀膜玻璃或镀膜聚碳酸酯，以增加LED背光源的反射效果，提高发光效率和均匀性。
4. 优化光学设计：通过采用光学模拟软件对光学系统进行仿真和优化，选择最佳的光学结构和光学材料，提高LED背光源的效果。
5. 考虑电路设计：合理设计驱动电路，提高驱动效率和稳定性，同时避免因电路问题导致的颜色偏差和亮度不均匀等问题。
LED背光源的调光技术主要包括以下几种：1. PWM调光：PWM（Pulse Width Modulation）调光是通过改变电源给LED灯的占空比来控制LED的亮度。
通过不断交替地开关电源电压来实现灯光的闪烁，闪烁频率越高，亮度越高。
这种调光技术具有调节范围广、亮度可调性好等优点。
2. 线性调光：线性调光是通过改变LED驱动电压或电流来实现亮度的调节。
通过改变电流或电压大小来改变LED的亮度，从而实现调光的效果。
线性调光技术操作简单，可靠性较高。
3. 自适应调光：自适应调光是根据环境光的亮度，通过传感器自动调整背光源的亮度。
通过感知环境光的强度，自动调整LED背光源的亮度，既能够节约能源，又能够提供良好的视觉效果。
4. 色温调光：色温调光是通过改变LED灯的色温来实现亮度的调节。
探析直下式LED背光源工作原理及技术应用
探析直下式LED背光源工作原理及技术应用摘要：随着国际IT行业迅速发展，使得相关LCD行业不断推陈出新，LCD产品尺寸朝多元化和轻便化方高发展，背光源作为LCD产品的核心组件之一势必配合此发展趋势，致力于产品的多元化和轻便化。
本文主要从背光源工作原理、技术应用2方面介绍了直下式LED背光源，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：LED；背光源；原理；设计引言背光源（BackLight）是位于液晶显示器（LCD）背后的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块（LCM）视觉效果。
液晶显示器本身并不发光，它显示图形或是它对光线调制的结果。
背光源主要由光源、导光板、光学用模片、结构件组成。
其中，光源主要有EL、CCFL及LED三种背光源类型；导光板：分为印刷、化学蚀刻（Etching）、精密机械刻画法（V-cut）、光微影（Stamper）、内部扩散；光学用模片：增光膜/片、扩散膜/片、反射片、黑/白胶；结构件：结构件中有：背板（铁背板、铝背板、塑胶背板）、胶框、灯管架、铝型材、铝基条，其中背板和胶框为必用件，其它的结构件并非完全使用。
背光源模组中最核心技术为导光板的光学技术，主要有射出成型形和印刷形二种导光板方式，其余如射出成型加印刷，激光打点，腐蚀等等占据极少比例，不适宜批量生产原则。
印刷形由于它的成本低在过去比较长的时间里成了主流技术。
为此，合格品不高一向是它的主要缺点，而LCD产品要求更精细的导光板结构，射出成型形导光板一定会成为背光源发展的主流，可相对应的模具技术难题唯有日本少数大厂可以克服。
一、直下式LED背光源模组工作原理（1）LED光源LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）的化合物制成。
它可以在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示，也可以直接把电转化为光，LED 结构如下图1 所示：图 1 LED结构示意图LED 发光机理如下图2 所示，与普通二极管一样，具有单向导电性。
一款直下式LED背光源设计
改 变 传 统 直 下 式 ＬＥＤ 背 光 受 制 于 出 光 角 影 响 ， 产 品不 美观 、 功耗 高的技 术缺 陷， 很 好 地 解 决 了 无 法 实 现 节能超 薄 的弊端 。
３． １ 关 于 增 加 ＬＥＤ 出 光 角 设 计 — — 透 镜 设 计
传 统 ＬＥ Ｄ 出光 角 多 为 郎伯 体 分 布 ， １ ２ ０ 。 ， 比 较 小 ， 因此 用 来 做 超 薄 型 直 下 式 Ｌ ＥＤ 背 光 并 不 适 合 。 如 果可 以考 虑 使 用 传 统 Ｌ ＥＤ ， 可以增大其出光角 ， 基 于 其 目标 ， 首先制作一种 透镜， 利 用 这 种 透 镜 使 ＬＥＤ 增 加 出 光 角 ， 从 而发 出的光更 为发 散 。 图 １揭 示 了 增 加 出 光 角 的 原 理 ， 即 光 的 折 射 原 理 。通 过 透 镜 ， 将 当 ＬＥ Ｄ 射 出 的 在 法 线 下 侧 的 光 线 ， 其 折 射 光 线 会 转 而 向下 偏 转 ， 折射 角 的存在 让光 更 为发 散 。 （ 下转 第 ９ ５页 ）
是加 装透镜 的 Ｌ Ｅ Ｄ 光 强 随 出 光 角 的 增 加 衰 减 速 度 明
个 更为 重要 的 问题 。为 了 消除 云 纹 现 象 ， 一 般 的
设 计 是增 加混 光距 离 ， 即 扩 大 ＬＥＤ 和 扩 散 板 之 间 的 距离 ， 这样 ， 直 下 式 背光 模 组 必 然很 厚 。我 们看 到 ， 在 直 下 式 背 光 模 组 中 应 用 传 统 的 ＬＥＤ， 背 光 看 起 来 很不 美观 ， 与“ 精巧 、 灵便” 这一 设 计 初 衷 背 道 而 驰 。 要考 虑背 光 的美 观 ， 即 轻薄 、 灵 便 的背 光设 计 ， 就 得
直下式背光灯条设计
直下式LED背光源的设计与实现背光源实际方案及达到的技术效果。
并通过对一款47in LED背光源的和制作。
进行了详细的阐述。
测试结果为中心亮度11，230nits、整体功耗178W 、均匀度96.26%、色彩还原性达到NTSC标准的128.15%.远远超过了CCFL 背光源的70%.引言液晶显示器主要由LCD（液晶面板）和背光源组成。
因为LCD本身不发光，所以LCD需要通过外部光源实现透射或者反射显示。
现有的LCD大多数是带有背光源的透射型器件，背光源的发光特性将直接影响到LCD显示器件的画面品质，因此，背光源是液晶显示器非常重要的组成部件。
价格低廉，技术成熟的CCFL（冷阴极灯光管）仍是现有液晶显示器件背光源的主要光源。
但LED（发光二极管）作为显示器件应用的领域也越来越广，尤其是在液晶电视的功能越来越强，结构越来越美观的形势下，LED应用于液晶电视的各个部分，并在迅速的更新，高亮度、高品质、多功能是目前新产品的一个主要目的。
LED背光源目前大致可以分为直下式和侧光式两种。
直下式是在液晶显示器的整个背面全部LED灯：侧光式是在液晶显示器的边缘LED灯。
一般情况下，在30in以上的大尺寸液晶电视中应用直下式背光源，30in以下则可用侧光式背光源。
本文所的直下式LED背光源，尺寸为47in，内容涉及了背光源结构和电路，包括对LED灯的排布进行，这些基于电路板来实现。
同时，电路板的尺寸、形状、元器件安排则根据背光源的结构来确定。
安装完电路板之后，再在上面盖上所需的光学膜材，并安装各种构件，以组装成一个完整的背光源。
1 与CCFL技术的对比分析1.1 CCFL的特点CCFL是填充了惰性气体的密封玻璃管，当在管上加高电压时，气体电离产生紫外（UV）光，UV光激励内部磷光粉涂层，产生可见光。
CCFL具有的特点包括白光源、低成本、长寿命（大于25，000小时）、高电压驱动、含有有毒气体汞。
目前，以CCFL作为背光源是液晶电视的主流。
直下式液晶电视背光源控制技术
直下式液晶电视背光源控制技术摘要：液晶电视目前占据了大众家庭客厅娱乐中心的位置，是老百姓必备的家电产品之一。
从原来的传统电视节目到互联网的兴起和传播，内容越来越丰富，液晶电视拓展到在看电视台节目的同时，还可以视频点播、在线购物、网络教育、即时视频等活动。
消费的需求同时推动着液晶电视产业向着大尺寸、高清、卓越画质、节能方向发展。
鉴于此，本文对直下式液晶电视背光源控制技术进行分析，以供参考。
关键词：LED；拓补电路；区域调光引言作为消费类电子最主要的产品之一液晶电视，技术上在不断的突破，8K超高清的视频节目将在2020奥运会上正式播出。
作为画质影响关键因素之一的背光源控制技术，也在不断的深入研究，最终是呈现更好的画质给广大用户并且符合节能环保的指标，符合着人们对美好生活的要求。
1直下式和侧入式LED背光源发光原理概述直下式背光源是将LED颗粒呈阵列式布置在液晶面板的下部，通过LED颗粒下布置的反射片的反射和扩散板将点光源变成面光源，照射到液晶面板上。
由于直下式是把LED颗粒均匀地布置在液晶面板的后方（图1左），这样背光源的光亮度和均匀性就很容易得到控制。
侧入式背光源是把LED颗粒布置在液晶电视屏的侧面，一般布置在左右或上下两侧，也可以布设在一侧，通过导光板的导光和反射片的反射将光从导光板的两侧输送到发光面上，由于导光板下表面上设计了很多网点，两侧入光侧的网点较稀疏，中间部位较密，网点具有反射光的作用，这样确保了两侧入光处的较强的光线得到削弱，而屏幕的中间部位得到加强，这个画面的光线就能够均匀的显示。
2电路拓补结构2.1Boost（升压）+LDO恒流1）环路及恒流原理：拓扑为BOOST结构，如图2所示，在一个工作周期内，当SOUT1输出高电平时，功率MOSQ5导通，VIN通过升压电感L1和Q5，L1进入储能过程，此时续流二极管D1截止，LED由滤波电容C1供电；当SOUT1输出低电平时，Q5截止，这时在L1两端产生一个反向电动势VL，VL与VIN叠加并通过D1给LED供电并对C1充电。
大角度直下式LED背光透镜的设计
第37卷第6期2016年11月应用光学Journal of Applied Optic；VoL 37 No. 6 Nov. 2016文章编号：l〇〇2-2082(2016)06-0913-06大角度直下式L E D背光透镜的设计康廉洁，居荣兵，韩敏，刘言(江苏大学机械工程学院，江苏镇江212000):液晶显示领域不断提出缩减成本方案，对于液晶电视L E D背光系统，提出了一种大角 度背光透镜设计方案，即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计。
采用特定的 双自由曲面设计，入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分，根据接 收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线。
借助 底部微结构处理，再根据模具及产品成型要求补全外观结构，得到符合设计指标的方案，有效地 解决了因增大角度引起的黄斑问题，并达到目标接受面均匀度的要求。
针对32英寸（81 cm)的液晶电视背光模组，采用12颗最大正向电流为350 m A的L E D灯珠，在模组高度为30 m m的系统中，设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度。
:二次光学设计；背光透镜；大角度背光系统中图分类号：TN202;O439 文献标志码：A doi：10. 5768/JAO201637. 0605002Design of large angle direct-type LED backlight lensKang Lianjie,Ju Rongbing,Han Ming,Liu Yan(College of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212000 ,China) Abstract：Cost-cutting schemes have been proposed more and more in liquid crystal display (LCD)display field.Aiming at the backlight system of LCD-T V,a large angle backlight lens design was ing a specific double-free surface design,the first hole is set to be elliptic structural surface,which could classify the emergence luminous flux from light source as equal angle.Based on the corresponding relationship between the ideal illumination distribution of receiving screen surface and the exiting luminous flux of every angle of the first hole,the free-form curve of light emitting surface was calculated.Then by means of microstructure processing at the bottom and according to the requests of mould and molding product,the appearance structure was completed,and finally the scheme meeting the design index was achieved, which could effectively solve the macular problem caused by increased angle and satisfy the evenness requirement for target receiving surface.For a32 inch LCD-TV backlight module, 12 LED lamp beads with the max forward current of35〇mA were utilized,in the system with the module height of 30 mm,the designed backlight lens module could match the demands of brightness and uniformity.Key words：second optical design；backlight lens；large angle backlight system收稿日期=2016-01-18 ; 修回日期：2016-05-27基金项目：国家自然科学青年基金（11204107)作者简介：康廉洁（1991 一），男，四川南充人，工程师，硕士，主要从事直下式背光设计和商业照明设计方面的研究^E-mail：1033455258@qq. comD•914 •应用光学2016,37(6)康廉洁，等：大角度直下式L E D背光透镜的设计引言液晶电视显示器是一种被动显示器，其本身 不能自发光，而是通过背光源发出的光线将图像显示出来。
一种宽色域直下式LED背光源驱动电路的设计
文 章 编 号 ：０ ６ ６ ６ （０ ０ ０ — ０ ０ ０ １０ — ２ ８ ２ １ ）４ ０ ２ — ５
一
§ 突 术 毒 自‘ 嘻
种 宽色域直下式 Ｌ Ｅ Ｄ背光源 驱 动 电路 的设计
张 志睿 ’刘 卫东 １， ， Ｉ 乔明胜 ２
问题 ， 一直 未得 到长 足 的发展１ ２ ］ 。本 文讨 论 以独特 双
色管 芯 白光 Ｌ Ｄ光 源作 为液 晶 电视背 光 源 ， Ｅ 其采 用
来 越 多地 关注 ， 目前 市场 上 的 Ｌ Ｄ背 光源 液 晶 电视 Ｅ
大 多 以 白光 Ｌ Ｄ 为主 ， 比 Ｃ Ｆ Ｅ 对 Ｃ Ｌ背 光 电视 ， 白光 Ｌ Ｄ背 光 电视 无 论在 色域 、 比度还是 安 全、 Ｅ 对 绿色环
Ｌ Ｄ ｄ ｉｅ ． Ｅ ｒ ｒ ｖ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：Ｌ Ｄ ｂ ｃ ｌ ｈ ； Ｅ ａ ｋｉ ｔ ＤＣ－ＤＣ； Ｗ Ｍ ： ｅ ｄ ａ ｋ ｇ Ｐ ｆｅ ｂ ｃ
引 言
Ｌ Ｄ背光 源液 晶 电视 以其特 有 的高 性 能获得 越 Ｅ
性 能 ，但 由于过 高 的价 格和 难 以克 服 的色衰 不一 致
ＺＨＡＮＧ ｉ ｕ’ Ｌ Ｕ Ｗ ｅ－ ｏ ｇ ＱＩ Ｚｈ－ｒ ｉ Ｉ ｉｄ ｎ ’， ＡＯ ｎ — ｈ ｎ ， Ｍｉｇ ｓ ｅ ｇ
（ ． ｅ ｔ ｆ ｌ ｔｃ ｌ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｏｃ ａ ｉｅｓ ｙｏ ｉａ Ｑｉ ｄ ｏ Ｓ ａ ｄ ｎ ６ １ ０ １ Ｄ ｐ． ｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｒ ， ｅ ｎＵｎ ｒｉ ｆ ｏＥ ｃｉ ｅ ｎ ｖ ｔ Ｃｈｎ ， ｎ ａ ｈ ｎ ｏ ｇ２ ６ ， ｇ ０
驱 动芯 片 整体 电路 主 要分 为 电流调 节 电路和 数
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直下式LED背光源的设计与实现
背光源实际方案及达到的技术效果。
并通过对一款47in LED背光源的设计和制作。
进行了详细的阐述。
测试结果为中心亮度11，230nits、整体功耗178W 、均匀度96.26%、色彩还原性达到NTSC标准的128.15%.远远超过了CCFL背光源的70%.
引言
液晶显示器主要由LCD（液晶面板）和背光源组成。
因为LCD本身不发光，所以LCD需要通过外部光源实现透射或者反射显示。
现有的LCD大多数是带有背光源的透射型器件，背光源的发光特性将直接影响到LCD显示器件的画面品质，因此，背光源是液晶显示器非常重要的组成部件。
价格低廉，技术成熟的CCFL（冷阴极灯光管）仍是现有液晶显示器件背光源的主要光源。
但LED（发光二极管）作为显示器件应用的领域也越来越广，尤其是在液晶电视的功能越来越强，结构越来越美观的形势下，LED应用于液晶电视的各个部分，并在迅速的更新，高亮度、高品质、多功能是目前新产品的一个主要目的。
LED背光源目前大致可以分为直下式和侧光式两种。
直下式是在液晶显示器的整个背面全部设计LED灯：侧光式是在液晶显示器的边缘设计LED 灯。
一般情况下，在30in以上的大尺寸液晶电视中应用直下式背光源，30in 以下则可用侧光式背光源。
本文所设计的直下式LED背光源，尺寸为47in，内容涉及了背光源结构和电路设计，包括对LED灯的排布进行设计，这些基于电路板来实现。
同时，电路板的尺寸、形状、元器件安排则根据背光源的结构来确定。
安装完电路。