一种直下式LED背光源的设计方案

在当今的显示技术领域，液晶显示器（LCD）作为主要的显示设备，其背后离不开背光源的支持。背光源主要负责提供显示所需的光线，对LCD的画面质量有着决定性的影响。在LCD的发展历程中，经历了从冷阴极荧光灯（CCFL）背光源到发光二极管（LED）背光源的技术演变。本文介绍的，正是一种直下式LED背光源的设计方案，该方案特别适用于47英寸的显示设备。 在讨论LED背光源的设计方案之前，首先需要对CCFL背光源有一个基本的认识。CCFL背光源的特点在于它是一个填充惰性气体的密封玻璃管，通过高电压激发产生紫外光，紫外光再激发内部的磷光粉涂层来产生可见光。其主要优点包括白光源特性、低成本、长寿命（可达25,000小时以上）以及高电压驱动等。然而，CCFL背光源的色域较低，通常只能达到NTSC标准的72%，并且它还含有有毒气体汞，不满足环保趋势的需求。 与CCFL背光源相比，LED背光源具有一系列显著的优点，主要包括高能效、环保、体积小巧、快速响应和长寿命等。LED背光源能够提供更加广泛的色域，通过选择合适的短波长LED和彩膜搭配，其色彩还原范围能够达到甚至超过NTSC标准的105%，达到120%以上，从而使得显示画面更为鲜艳、明亮。尽管LED背光源在价格、发光效率以及散热方面存在一定劣势，但随着技术的发展，这些问题正在逐渐得到解决。 在设计直下式LED背光源时，需要进行LED灯的布局设计以及电路设计。本文所介绍的47英寸LED背光源，由于需要提供足够的亮度，因此使用了大量的LED。该背光源采用了直下式设计，意即LED排列在LCD面板的正后方，使得光线能够直接从上方照射到面板上。在设计过程中，首先要选择适合的LED，考虑其颜色和光谱特性，以适配液晶屏上的彩膜。为了达到良好的混光和混色效果，还需要精确计算LED之间的距离，以避免产生光斑。 本文提到的LED背光源设计中，采用小功率、RGB三色LED，它们以三角形排列，间距为6mm。整个47英寸背光源由1008个LED单元构成，以42×24的矩阵排列。为了实现均匀的亮度和色彩，每个LED单元需要单独驱动，采用的是恒流驱动方式，而驱动芯片选用的是德州仪器的TLC5941。 在完成电路板设计之后，还需要进行电路板的安装和光学膜材的铺设，之后安装各种构件，最终组装成完整的背光源。电路板安装于背光源的铝背板上，为了提高反射效率，电路板上还铺设了白色的底反板。在整个LED背光源的制造过程中，还会涉及到光学设计、热管理设计等多个方面。 直下式LED背光源的设计与制作是一个涉及光学、电路设计、热管理及结构设计等多个领域的综合性工程。通过精心的设计和先进的制造工艺，能够克服LED背光源初期的技术难题，使得其在显示质量、能效比、环保性能等方面均优于传统的CCFL背光源，同时也满足了现代显示技术对高画质、环保和节能的需求。