《LED背光技术》.ppt

LED背光技术 LED背光技术解析 一、传统CCFL背光的缺陷1.结构复杂、亮度输出均匀性差 目前LCD的背光源几乎都是CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯）。 由于冷阴极荧光灯不是平面光源，因此为了实现背光源均匀的亮度输出，LCD的背光模组还要搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件。即便如此，要获得如CRT般均匀的亮度输出依然非常困难。大部分LCD在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。 2.使用寿命短 绝大部分CCFL背光源在使用2～3年之后亮度下降非常明显（寿命在15000小时～25000小时），许多LCD（尤其是笔记本电脑的液晶屏）在使用几年后会出现屏幕变黄、发暗的现象，这正是CCFL使用衰减期较短的缺陷造成的。 3. 体积无法进一步缩小 由于CCFL背光源必须包含扩散板、反射板等复杂的光学器件，因此LCD的体积无法再进一步缩小。 4. 功耗大 在功耗方面，采用CCFL作为背光源的LCD也无法令人满意，14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的电能。这对笔记本电脑和便携设备来说，它们的续航能力将经受重大的考验。 二、LED和CCFL的比较 CCFL和LED之间比较，LED是直流的、低压的；而CCFL是高压的（600伏的），当然小面积的CCFL也有低压的，但一般也有300- 400伏以上。LED的光源可以根据尺寸和应用情况的不同而自由分布。CCFL则比较固定，它需要更多的扩散材料来做到光的分散，才能使亮度的均匀度达到 要求。 1. 从延伸的角度来讲， （a）LED的色域更广，色饱和度可以做到105％以上，而相反CCFL是比较窄的，大部分只能做到70％左右； （b）LED的速度非常快，可以帮助LCD消除拖尾的现象； （c）LCD的一大的缺陷是“黑屏”不黑，如果用LED动态来控制的话，可以很好的解决这一问题； （d）LED的电流可以调整； （e）LED是绿色环保产品，不含汞，是固体光源，抗震性好，低电压安全。所以LED在将来很可能会被广泛的应用。 三、LED背光的工作原理 事实上，LED（Light Emitting Diode，发光二极管）并非尖端科技产品，它在我们日常生活中随处可见：路边色彩斑斓的广告牌、家用电器上颜色各异的指示灯、手机按钮的背光照明、汽车的前大灯等等，都采用了LED作为光源。 LED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是一种半导体器件。 LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结（PN Junction Transistors）。 PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合，多余的能量就会转变成光而释放出来。（即自发辐射发光，不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布，也不需要光学谐振腔，发射的是非相干光。) 光的波长也就是光的颜色，由形成P-N结的材料决定，目前可以制造各种不同波长的LED。一般来说LED晶片都是由稼基晶体形成，这个稼基晶体里包含荧光粉产生一种特定的颜色。 小知识：P型半导体和N型半导体 ??? 如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴（带正电）叫多数载流子；电子（带负电）叫少数载流子。 ??? 如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子（带负电）叫多数载流子；空穴（带正电）叫少数载流子。 被广泛用作指示灯的LED器件 1.5mm指示灯用LED横截面示意图 LED单元构造示意图 四、LED背光的未来 1. 尽管LED背光技术有着巨大的优势，但是现阶段依然面临一些难题急需解决。LED背光技术首先遇到的挑战就是成本问题。 白光LED器件被几大寡头垄断--制造成本居高不下。采用LED背光的产品售价现阶段依然明显高于CCFL背光产品， 白光LED器件的产量无法满足大批量需求 要实现LED背光的快速普及，就必须突破白光LED的专利封锁。 2. 发光效率 现阶段的CCFL发光效率基本都在60 lm/W（流明/瓦）左右，而大型化的LED背光则只有30 lm/W。 原因：LED会随着芯片面积的增大而出现电流密度不均匀的现象，这必然导致整体发光效率低下，同