引 言

　　LED背光源目前大致可以分為直下式和側(cè)光式兩種。直下式是在液晶顯示器的整個背面全部設(shè)計(jì)LED燈：側(cè)光式是在液晶顯示器的邊緣設(shè)計(jì)LED燈。一般情況下，在30in以上的大尺寸液晶電視中應(yīng)用直下式背光源，30in以下則可用側(cè)光式背光源。

　　本文所設(shè)計(jì)的直下式LED背光源，尺寸為47in,內(nèi)容涉及了背光源結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，包括對LED燈的排布進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些基于電路板來實(shí)現(xiàn)。同時，電路板的尺寸、形狀、元器件安排則根據(jù)背光源的結(jié)構(gòu)來確定。安裝完電路板之后，再在上面蓋上所需的光學(xué)膜材，并安裝各種構(gòu)件，以組裝成一個完整的背光源。測試結(jié)果為中心亮度11,230nits、整體功耗178W 、均勻度96.26%、色彩還原性達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的128.15%.遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了CCFL背光源的70%.

　　1 與CCFL技術(shù)的對比分析

　　1.1 CCFL的特點(diǎn)

　　CCFL是填充了惰性氣體的密封玻璃管，當(dāng)在管上加高電壓時，氣體電離產(chǎn)生紫外(UV)光，UV光激勵內(nèi)部磷光粉涂層，產(chǎn)生可見光。

　　CCFL具有的特點(diǎn)包括白光源、低成本、長壽命(大于25,000小時)、高電壓驅(qū)動、含有有毒氣體汞。

　　目前，以CCFL作為背光源是液晶電視的主流。但是CCFL存在一個本質(zhì)的缺點(diǎn)，即能夠達(dá)到的色域(即電視機(jī)的色彩表現(xiàn)范圍)較小，普通的CCFL一般只能夠達(dá)到NTSC(美國國家電視系統(tǒng)委員會)色域標(biāo)準(zhǔn)的72% ,而且它含有汞這種有毒氣體，不符合綠色環(huán)保的要求。

　　1.2 LED的特點(diǎn)

　　LED作為新的發(fā)光源有很多優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)能、環(huán)保、尺寸小、反應(yīng)快速、壽命長等。

　　LED作為背光源最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以提供前所未有的色彩還原性，通過選擇合適短波長的LED和與之相配的彩膜，LED背光源的色彩還原范圍可以達(dá)到美國國家電視系統(tǒng)委員會標(biāo)準(zhǔn)的105% ,甚至可以達(dá)到1 20% 以上。在畫質(zhì)上，LED背光源顯示得更加鮮艷和明亮。

　　但是LED也有一些缺點(diǎn)，首先是價格，在大尺寸范圍內(nèi)，LED背光源的價格是CCFL背光源的3~5倍左右：其次是發(fā)光效率，目前商用的LED發(fā)光效率最高的約為60~801m/W ,而CCFL的發(fā)光效率約為80~1001m/W ;最后就是散熱，對于大尺寸的背光源來說，LED工作時會散發(fā)出大量的熱。

　　不過隨著技術(shù)的發(fā)展，LED的不足正在逐步改善：

　　1)發(fā)光效率。由于CCFL是圓柱形，它所發(fā)出的光是無方向性的。當(dāng)它放在LCD屏幕下方時，盡管采用半圓形反光鏡，仍然有相當(dāng)多的一部分光被浪費(fèi)掉了。而LED通常采用側(cè)光輻射，它的光能比較有效地被利用。因此從總體來看，它的效率仍然比CCFL要高，而且LED的發(fā)光效率還在逐年提高;2)動態(tài)背光技術(shù)的提出，不僅解決了散熱問題，而且還得到了亮度均勻、降低功耗等一系列的好處。

　　2 LED背光源的設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)了一臺47in的LED背光源。由于背光源所需要的亮度較大，使用的LED數(shù)目很多，所以采用直下式背光源結(jié)構(gòu)。

　　在進(jìn)行LED背光源設(shè)計(jì)的時候，首先要做的就是對LED進(jìn)行選擇，針對液晶屏上使用的彩膜選擇適合的LED,再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用的是小功率、RGB三色的LED。

　　如圖1所示，電路板上由LED燈組、連接器、電路芯片、安裝孔組成。其中每個LED燈組是由R、G、B三顆不同顏色的LED燈組成，LED燈組為一個發(fā)光單元，如圖2所示。

?

　　圖1 LED燈條(1.電路板：2.綠色LED;3.紅色LED;4.藍(lán)色LED;5.連接器;6.電路芯片;7.安裝孔)

?

　　圖2 LED 燈組

　　由于背光源是一種均勻的面光源，采用LED作為發(fā)光器件，就必須計(jì)算好LED之間的距離，即圖2中表示出的d ,這樣才能夠更有效地混光、混色，不產(chǎn)生光斑。本設(shè)計(jì)是采用RBG三顆LED燈，呈三角形分布，d1=6mm,對于47in的背光源，共使用了1,008個這樣的單元，以42×24矩陣。

　　根據(jù)色溫和亮度的計(jì)算，設(shè)計(jì)LED的電流為紅色23mA、綠色55mA、藍(lán)色40mA.每個單元進(jìn)行單獨(dú)驅(qū)動，采用恒流驅(qū)動方式，驅(qū)動芯片采用德州儀器(T1)的TLC5941。

　　由原理圖3可以看出，電源電路給TCL5941芯片提供電源的同時給LED燈組提供點(diǎn)亮電壓?？刂?a target="_blank">信號給TCL5941提供控制信號，TCL5941根據(jù)接收到的控制信號的要求對LED的亮度進(jìn)行控制。

?

　　圖3 驅(qū)動電路原理圖

　　具體的電路圖如圖4、5、6所示，這里需要說明的是，所有的圖紙都是用Altium Designer6軟件繪制。

?

　　圖4 電源電路圖

?

　　圖5 TCL5941電路圖

?

　　圖6 控制電路圖