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1、未来主流光源LED及应用简介,光的常识,光是以电磁波的形式传播的，光源是能被人们的眼所感到的电磁波，其波长范围380-780nm长于780nm 的为红外线、无线电等，短于380nm 的为紫外线、X 射线等。可见光又可分解成红光、黄光、橙光、绿光、青光、蓝光、紫光等七种基本单色光光的度量单位：（1）光通量：光源单位时间内发出的光量称为光通量，符号为，单位是流明（Lm），（2）光强：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量被定义为光源在该方向的光强度，符号为I，单位为坎德拉（cd），I=d/d（为立体角），光强度的单位是光度测定的基本单位。（3）亮度：光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中发射
2、的光通量，称为光源在某一方向的光亮度，符号为L，L=dI/ds，单位为cd/m2（坎德拉每平方米）也叫尼特（4）照度：表示表面被照明的程度的量，称为光照度，它是单位面积上受到光通量数，符号为E，E=d/ds，单位为Lx（勒克斯）1Lx=1Lm/m2（5）发光效率：光源发光效率是指一个光源所发出的光通量中与该光源所消耗的电力功率P 之比即=/p,色域图 注：NTSC 色域值大约是色域覆盖率的2.22至2.37倍；三原色：红、绿、蓝 R、G、B三补色：青、品、黄 C、M、Y,背光的结构示意图,CCFL发光原理,CCFL的物理构成是在一玻璃管内封入隋性气体Ne+Ar混合气体，其中含有微量水银蒸气(m
3、g)，并于玻璃内壁涂布萤光体。通过灯管两端的电极加高压（启动电压12001600V），让灯管内的气态汞电离，激发紫外线碰撞管壁上的荧光粉，从而发出光线，其波长由萤光体物质特性决定。,LED发光原理,LED，就是发光二极管（light emitting diode）,顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件，具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块。发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。在电极上加上正向偏压之后（0.3V-4V)，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。具体如下：半
4、导体晶片由三部分组成，一端是P型半导体，为硅晶体上掺杂镓（GA），在它里面空穴占主导地位；另一端是N型半导体，为硅晶体上掺杂砷（AS），电子占主导地位；中间区域为PN连接区，形成 EV的势垒，其中1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，注入电子和空穴在PN连接区就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出多余能量。在LED的两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流，便可以调节光的强度。通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光，这种发光方式为“注入式电致发光”,LED发光示意图,LED 芯片制
5、作流程,在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石（AL2Q3）、SiC、Si）上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。外延片清洗镀透明电极层透明电极图形光刻腐蚀去胶平台图形光刻干法刻蚀去胶退火SiO2沉积窗口图形光刻SiO2腐蚀去胶N极图形光刻预清洗镀膜剥离退火P极图形光刻镀膜剥离研磨切割芯片成品测试。从制作工艺，LED的生产和集成电路的生产接近，也接近满足摩尔定律，成本和性能每18个月有翻倍提升。,彩色光,白光产生方式,对于照明，需要白色的光源，主要有以下两种发光方法 A:将GaN芯片和钇铝石榴石（Y
6、AG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=470nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种发光 方式为主流产品。B:以紫外线激发红绿蓝三色萤光粉。,各种白色光源特性比较,LED背光种类,一：RGB-LED 三色LED背光源RGB-LED通过红色、绿色、蓝色三原色L
7、ED调制成白光，具有最好的光学特性。RGB-LED在组成背光源的时候，由1个红色LED、1个蓝色LED和2个绿色LED。这组合方式是因为每种颜色的LED在发光效率上存在一定差异，必须要通过组合实现三种光源的匹配。RGB-LED电视的优点主要体现在色彩表现力和对比度两方面：由于采用了RGB三原色独立发光元件，因此RGB-LED电视的色域范围大都能达到NTSC的120%以上 采用RGB-LED光源还可以有效提升对比度，实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。由于整个背光源由众多微小的LED发光单元组成，所以可以对其中每一个发光器件实现精确的亮度控制。根据原始画面特点进行小区域内的发光亮度修正变成可能
8、，例如在一幅明暗对比强烈的画面中，暗部区域的LED背光可以完全关闭，而明亮区域的LED背光实现高亮度输出，由此带来的对比度提升效果将是以往采用CCFL光源的所不能企及的,二：白光LED白光LED采用了只能发出白光LED替原来的CCFL荧光管。亮度动态调节、区域背光控制都可以实现，也能实现很好的对比度。在色域范围上也能较普通CCFL液晶电视有所提升。三：边缘发光LED边缘发光LED被业界称为第三代LED背光技术。它虽然采用了白光LED作为背光源，但是通过结构和特殊材料的应用，在提高了色域和对比度指标的同时，也让机身厚度大幅度下降。边缘发光LED是将LED光源放置在电视的边框位置，大都紧挨液晶面板
9、排列一层，因此非常节省空间。不过边缘发光LED发出的光线并不像前两种方案一样直接穿过液晶面板，而是和液晶面板平行。光线必须通过特殊的导光板，改变传播方向后才会透过液晶面板层。由于LED灯在屏的边缘,所以造成屏四周温度高，由于是二极管，工作电流和温度正相关，要求绝对温度不能超过65度。,X10 侧发光 LED灯管,X10 侧发光 LED导光板,LED灯管,LED发光,LED发光,面板驱动,LED背光种类,LED亮度控制方法可分为模拟调光和PWM调光两种。一：模拟调光通过改变LED电流来调整亮度，例如20mA正向电流如能让LED产生最大亮度，那么当正向电流降为5mA时，即可将亮度调整为25%。模拟
10、调光不会引入潜在的电磁兼容/电磁干扰频率，然而其缺点在于LED会随着正向电流改变而产生色偏现象。绿色LED的最大亮度规格电流为20mA，当其亮度通过模拟调光减少为25%时，其色谱也会从525nm偏移到531nm，二：PWM调光通过开启和关闭LED来改变正向电流导通时间以达到亮度调整效果，这种技术既能降低亮度，又能精确再现真实色彩。由于LED都是以最大电流导通，因此不会出现模拟调光技术的色偏移问题。开关动作虽可能造成灯光闪烁，但只要频率超过100Hz就可让人眼无法察觉。眼睛可平均LED的导通和截止时间，以造成LED变暗的感觉，其亮度则与LED导通负载周期成正比，例如让LED以25%的最大电流导通时间就能产生25%的亮度。脉冲导通电流可在不影响色纯度的前提下提供精确亮度控制，三：X10背光调节要求PWM的频率为120HZ200HZ间，实际为160HZ,LED 常见PWM调节背光BUCK电路,逻辑图,测试波形（注：33%PWM控制；1CH MOSFET波形；2CH-输入PWM波形；4CH LED电流波形）,测试波形（注：95%PWM控制；1CH MOSFET波形；2CH-输入PWM波形；4CH LED电流波形）,X10 LED 屏时序要求,谢谢！,
