新型LED背光源技术与应用实践研究

邹 波

（东莞市沃德普自动化科技有限公司，广东东莞，523000）

新型LED背光源技术与应用实践研究

邹 波

（东莞市沃德普自动化科技有限公司，广东东莞，523000）

我国的科技发展迅速，背光源在各个领域也得到了广泛的应用。本文主要探讨LED背光源的技术以及应用。首先分析了LED背光源的技术，主要从技术、工艺、特点等方面进行分析，同时阐述了新型LED背光源在电视显示屏、机器视觉检测等领域的运用及关键要点，最后对全文进行了总结。

LED；背光源；特点；工艺；机器视觉检测；应用实践

0 引言

Led光源在很多领域都得到了广泛的使用，最早的LED是在20世纪60年代发明的磷砷化镓（GaAsP）红色LED。由于近几年Led性能的发展，使得LED背光源的光效及稳定性越来越好。LED背光源运用在液晶电视上，能够有效的解决CCFL传统背光源色彩饱和度不够的缺点，LED背光源在其他各方面的应用也比较多，下面笔者将做进一步的分析。

1 LED背光源的设计和技术特点

LED背光源的设计主要是将 LED本身的点光源转化为能够均匀发光的面光源，且根据光源的具体位置不同，可以分为直下式光源和侧部发光式光源。

1.1 侧部发光式的 LED背光源

侧部发光式的 LED背光源的结构比较紧凑，LED光源主要分布在导光板的四侧（如下图1所示），其中导光板1的作用主要是将LED所发出的光耦合导光板内部，使得入射光进入导光板2。需要注意的是由于导光板的材料不同，那么折射率也尽不同。光线经过反复的反射，会不断的推进，最终会使得导光板四侧的亮度和中间位置的亮度相近。底部的反射膜主要是将没有被散射的光再次收集起来，使得光源进入光线导出区，最终由导光板2射出。在导光板的光线射出面加上一层扩散材料，它主要是对光的角度进行修正，使得背光源发出更加的均匀。同时还可以在扩散材料的上面增加增亮膜，提高背光源的亮度。

1.2 直下式 LED背光源

直下式背光源的发光均匀性和发光亮度相对侧部发光式的LED背光源要好很多，且直下式背光源的工艺更加简单，不需要导光板的辅助。主要是将光源放置在背光源的底部，光线射出之后，通过表面的散射材料均匀的射出光线。

图1 LED光源分布

1.3 设计重点

（1）耦合效率

经过LED光源射出来的光线，在一定的介质中传播，需要一定的距离才可以达到理想的效果，因此在设计时要重点考虑背光源的耦合效率会不会受到空间的限制。要确保最终的亮度均匀，尺寸还要符合背光模板组的要求。

（2）散热系统

LED本身就是在温度比较高的情况下使用，只要将使用的结点温度设置在120℃都不会出现故障，但是温度过高就会引起光源亮度的波动。白色LED光源其实是蓝色晶片激发黄色荧光粉，由于黄色荧光粉的特色，只要温度有一定的变化都会引起色坐标的飘移。为了解决这类问题，最有效的途径就是在PCB上面连接散热片。因此，在电路设计上，驱动电路需要保证LED背光源的外壳温度要保持在60℃以内，在超过最大的允许值的时候要对LED背光源的驱动电流进行适当的调整。

1.4 LED背光源的特点

背光源有LED、CCFL两种，CCFL是比较成熟的一种技术，而LED是一种新型的技术，下面笔者就将这两种背光源进行比较。

（1）亮度

LED背光源的亮度比较高，且亮度调节的范围也比较广，能够通过LED驱动进行调节，调节的比例要达到10000:1，能够满足特种显示屏的要求，LED背光源的亮度能够在很短的时间内达到最大的亮度，在常温下5分钟的时间内就达到比较稳定的亮度。

（2）更好的色域范围

LED背光源具有较好的色域，传统的CCFL背光源覆盖的色域只有NTSC标70%,而LED背光源已经可以达到NTSC标准的105%。（引文：《基于LED7707R 23.6寸新型LED背光模组的研究与设计》，在有需要显示色阶过渡的表现时，LED背光源具有很大的优势，能够显示更多的颜色信息。

（3）功耗

LED背光源能够有效的降低功耗，相比CCFL背光源，功能的消耗可以减少到30%以上，例如：若是采用LED背光亮度达到1000cd/㎡的时候功率的消耗仅28W，功耗的降低能够有效的减少LED系统、电路运行产生的热量，有效的提升整个系统的可靠性，还比较便于携带。

（4）可靠性

LED系统能够在光电设计和热设计保证在比较恶劣的环境下LED运行的可靠性更高，出现故障的可能性更低。LED背光源能够在-40℃、125℃的温度下正常工作，非常符合显示领域的应用。

为了促使LED系统的特点凸显出来，笔者将LED背光源、CCFL背光源进行了更加详细的比较，如下表所示。

表1 为LED背光源与CCFL背光源特性比较表

2 新型LED背光源技术的应用

2.1 刑事技术方面的应用

警察在采用传统的刑事技术光源工作的时候，需要庞大的电源系统，同时还需要各种光源系统、滤光镜等，这些比较传统的设备没有办法满足光源的选择性和需求性，且设备的额定寿命比较短、系统设备也很容易发热、后期的设备维护成本也相对比较高，给警局基层的办案人员带来了很大的困难。LED背光源作为新型的光源技术相比传统的光源具有以下几个方面的优点。

（1）LED光源的光谱比较窄，光源对于能源的利用率可以高达36%，且在运行的时候不需要滤光系统。可以在不同的条件下对不同波长的LED光源进行任意的组合，还可以实现强光、光周期的调动。

（2）光源对电的转换率比较高、冷却的负荷力比较低，具有环保、节能的效果。

（3）LED光源也属于冷光源能够实现近距离的照射，有效的提升空间的利用率。

（4）刑事现场勘查利用LED作为现场检查光源，具有寿命长、设备强的特点，最重要的是在运用的时候设备是不需要维护的，使用的寿命超过50000小时，在使用之前是不需要加热的，直接开启使用即可。

2.2 液晶电视上的应用

LED是一种半导体器件，释放能量的高低直接决定的发光的颜色。因此，LED光源是一种数字化的光源，通过半导体材料发出一种蓝色的光，还有三种混合白色光线，白光LED的光学结构和电路结构比较简单，工作是耗费的电能比较小，能够运用于对设备要求比较高的高端移动设备，目前我国的液晶电视的显示屏均运用的是LED背光源，且取得了大家的认可。

2.3 LED背光源应用

不单单是国内，国外很多的知名企业对LED背光源的应用也必将广泛，为了便于比较，笔者将这些资料制作成表格2，以便大家对比。

表2 为各国知名企业LED背光源产品的应用对比表

3 结束语

LED背光源由于本身的重量比较轻、质感比较薄、适用的寿命比较长，颜色也比较丰富，还具有很强的环保意识，根据本文的分析可以看出，LED背光源目前已经得到了各个领域的广泛应用，且取得了很大的优势。国内外对于LED背光源的应用也比较广，在监视器、面板等方面都有较广泛的应用，同时还要注意将LED背光源技术进行完善，使得LED背光源的运用范围更广。

[1]汪敏,夏咸军.新型LED背光源技术及应用[J].光电子技术,2005,04：267-270.

[2]赵雅彬,郭威,罗亚平.新型LED光源在刑事科学技术领域中的应用与研究展望[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2015,03：20-23.

[3]李陈武.应用电子技术专业(LED新型电光源)人才培养模式研究[J].南昌教育学院学报,2012,11：102-103.

[4]王坚. LED驱动电路的研究与应用[D].南京理工大学,2011.

[5]毕长栋. LED高效散热及配光技术研究[D].陕西科技大学,2012.

[6]滕强.大尺寸3D液晶电视电源与LED背光驱动控制电路的研究与实现[D].中国海洋大学,2013.

New LED backlighting technology and applied practice research

Zou Bo
(Wordop,Dongguan Guangdong,523000)

Our country’s science and technology has been developing rapidly, and the backlight has been widely applied in various fields. This paper mainly discusses the technology and application of LED back light source. LED back light technology is firstly analyzed, the main is analyzed from the aspects of technology, process, characteristics, and expounds the new LED back light on the TV screen, the use of machine vision detection and other fields and the key points, and finally, the full text is summarized.

LED; Back light; Characteristic; Process; Machine vision detection; The application practice