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液晶显示器背光技术从CCFL向LED变迁


液晶显示器背光技术从 CCFL 向 LED 变迁

有[ 13 ]名读者发表评论申请免费杂志订阅收藏打印版 2010 年 LCD Monitor 市场发展重点: 尺寸、 LED 背光 LED 引发新世纪光源革命用先进 LED 驱动器降 低中等 LCD LED 背光源的成本和复杂性电视的 LED 背光:未来五年将强劲增长 IIC 2009:Microsemi 解 读 LCD 背光技术发展趋势更多网友推荐文章盛群发布全新低电压用 1.5V Battery MCU 系列 Maxim 推出三 /双信道高压扫描驱动器 MAX17120/MAX17121 英飞凌推出适用于节能家电的创新功率转换器件更多精品 文章 led 背光技术

关键字: 关键字: LCD 背光 LED CCFL 作者:李佰恩 即便你前后购买的两个 LCD 具有相当一致的性能参数,但屏幕的背后可能已经发生变化。 面板尺寸在 15 英寸以下的显示器中,历经时间考验的 LCD 冷阴极荧光灯(CCFL)背光系统 正在迅速地被发光二极管(LED)所取代。 这种转变类似于晶体管取代真空管,其原因有很多,并且这种转变产生了许多衍生物。转变 的基础在于最近白光 LED 亮度的提高, 使得白光 LED 能够实现对尺寸大于 4~6 英寸 PDA? 级显示屏的 LCD 进行背光或端面照光(edgelighting)。当然,价格的下降也是导到这种转变 的一个因素。 “CCFL 最终将成为历史, ”显示器领域的增值经销商(VAR)Apollo Display Systems 公司的执 行总监 Richard McKay 这样表示,而许多业内人土也同意这一观点。 “LED 将迅速取代 10 英寸及以上尺寸显示器中的 LCD 背光, ”专业提供 LED 驱动技术的 Lynk Labs 公司业务拓展部副总裁 Stewart Hough 表示, “几乎所有的 CCFL 背光供应商现在都有 LED 背光。” 绿色环保因素 LED 背光和端面照光兴起的一个重要因素就是欧盟施行的 RoHS 指令。 该指令规定自 2006 年 7 月 1 日起,消除在欧盟成员国销售的电子装置中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和 多溴联苯醚等物质。汞是 CCFL 灯管和其它类型荧光照明的主要成份。尽管供应商已经降 低了其荧光管中的汞含量, 并且不含汞的型号正在研讨之中, LED 的额外优势使得 CCFL 但 注定要在制造过程中被淘汰。专业从事 LCD 端面照光技术的 Global Lighting Technologies 公司销售总监 David DeAgazio 指出,消除汞会给 CCFL 带来一系列全新的问题。 不仅如此, “全球市场越来越追求绿色环保, 需要尽可能地实现节能和无污染, ”McKay 表示, “而 LED 背光正好可以顺应这种趋势。” LED 背光所需功率更低

LCD 制造商 Kyocera Industrial Ceramics 公司显示器部市场营销经理 Joe Maurer 表示,绿 色效应是推动 LCD 由 CCFL 背光转向 LED 背光的最重要的两项因素之一。 另一项重要推动因素是电压。Maurer 表示,CCFL 的交流电压要求相对较高,启动时达到 1,500~1,600 Vac,然后稳定至 700 或 800Vac。它们还需要电源逆变器,以通过直流电源 工作,这样就增加了应用的成本、占位面积和重量。相比之下,典型的 LED 背光子系统在 “12~24Vdc 或更低电压”下工作,Maurer 表示,“你可以去掉逆变器,并且消除电磁干扰 (EMI)。” 另外,Kyocera 公司的 LCD 应用工程师 Bob Joslyn 指出,采用低压 LED 技术时亮度控制 也更容易实现。 效率和使用寿命比较 自从上世纪 80 年代中期以来,CCFL 是一种事实上的(de facto)LCD 背光技术。经过这些年 的发年,CCFL 在效率和使用寿命上已经取得极大的进步,但今后继续获得大的技术进步的 前景非常黯淡。相比之下,作为备选的 LED 技术发展相当迅速,且这种技术有一条明确的 通向未来发展的道路。 CCFL 和 LED 在亮度、效率、使用寿命等规格上的比较视供应商的不同而有极大的差别。 例如,不同 CCFL 的额定使用寿命(半亮)在 8,000~100,000 小时之间不等,差异非常大。 有些信息来源指 CCFL 的效率最高,其它的信息来源则认为 LED 的效率最高。

图 1: Kyocera 5.7 英寸 VGA LCD 为例, 以 LED 端面照光能在 CCFL 60%的功率提供 CCFL 80%的亮度。
但就效率而言,LED 和 CCFL 似乎在所有相关参数上都接近,如发光效率(范围为 50~100 流明/瓦)等。不过也存在一些细微差异。例如,对于端面照光应用应该,LED 就比 CCFL 更 适合, 前者的效率更高。 “CCFL 的发光效率可能比 LED 更高, ”DeAgazio 表示, “但是 CCFL 是一种散射光源,因此你会浪费掉大量的光。”相比之下,LED 具有高度方向性,因此“容易 有效地与光导板结合在一起。” 至于使用寿命,LED 和 CCFL 的半亮时间很大程度上取决于器件的驱动方式。LED 具有更 高的复杂性,因为适当的散热管理是决定器件持续时间的关键因素。

色彩比较 与玻璃外壳 CCFL 相比,LED 的优势包括其出色的耐用性和较好的颜色提供。CCFL 提供 的宽光谱与基于整合黃磷光层的蓝色发光二极管的白光 LED 呈示的光属于同等水平。但是 基于窄带三色红绿蓝(RGB) LED 的白光 LED 与 LCD 的 RGB 彩色滤光片最匹配, 并且能以 最高效率产生最饱和的颜色。 CCFL 灯管和 LED 芯片都可以用背光(放在显示器后面)或者端面照光(在两侧、顶部和/或底 部),并且都可以采用多个来增加亮度。LED 一般以串的形式呈现在柔性衬底上。这种器件 越来越多地用于高端的高清电视(HDTV)中,通过几百个芯片来为显示器进行背光。 在对华丽的要求较低、并且比较注重成本的应用中,端面照光有助于尽可能地减少 LED 数 量, 从而最大程度地降低成本。 随着 LED 的亮度的增加, 这种器件的价格也已经下滑, Maurer 表示,现在价格已经降到 LED 背光子系统与 CCFL 及其相关逆变器的成本相当的程度。 典型的 320×240 象素 5.7 英寸彩色 LCD 目前采用单个 CCFL 端面照光或者多个 LED 串来 背光,其中每个 LED 串一般包含大约 5 个器件。 直接比较时, 作为示例的 Kyocera 无源 LCD 采用 CCFL 可提供 380 尼特的亮度和 2.8W 的 功率,采用三个每串有 7 个 LED 的 LED 串可提供 245 尼特的亮度和 1.8W 的功率。 对于有 源矩阵 LCD 而言,其功率相同,而 CCFL LCD 和 LED LCD 可分别发出 470 尼特和 350 尼 特的亮度。“在我们最初的产品中,LED 串比 CCFL 的功耗更高,”Maurer 表示,“现在我们 通过大幅减少 LED 数量而降低了功耗。”

图 2:LED 将光结合到光导板的效率比 CCFL 更高。


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