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LED背光技术解析
5/16/2018
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一、FL背光的缺陷、亮度输出均匀性差
FL(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。
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FL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,FL使用衰减期较短的缺陷造成的。
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3. 体积无法进一步缩小
FL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。
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4. 功耗大
在功耗方面,FL作为背光源的LCD也无法令人满意,FL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。
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CCFL和LED之间比较,LED是直流的、低压的;而CCFL是高压的(600伏的),FL也有低压的,但一般也有300- 400伏以上。FL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,FL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。
二、FL的比较
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2. FL背光源一般的使用寿命在3万小时左右,FL背光的发光寿命也不过在6万小时左右。这样的寿命对于频繁使用的用户来说意味着使用2~3年后LCD的亮度就将会明显下降,FL背光模组。而LED背光则完全没有这样的问题,现阶段白色LED背光的寿命已经高达10万小时,而且还有再次提升的潜力。即使24小时不间断使用,这样的寿命也足够使用5年!
3. FL的击穿电压和工作电压都相对比较高,LED的电压就很低。所以说LED的安全性能非常好。
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4. LED背光源是由众多栅格状的半导体组成,每个“格子”中都拥有一个LED半导体,这样LED背光就成功实现了光源的平面化。
平面化的光源不仅有优异的亮度均匀性,还不需要复杂的光路设计,这样一来LCD的厚度就能做得更薄,同时还拥有更高的可靠性和稳定性。更薄的液晶显示面板意味着笔记本电脑拥有更佳的移动性。
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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。
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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。
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