LED取代CCFL成液晶显示背光主要技术
2013-09-27 16:45:46 来源:电子工程专辑 浏览次数:0
即便你前后购买的两个LCD具有相当一致的性能参数,但屏幕的背后可能已经发生变化。面板尺寸在15英寸以下的显示器中,历经时间考验的LCD冷阴极荧光灯(CCFL)背光系统正在迅速地被发光二极管(LED)所取代。
这种转变类似于晶体管取代真空管,其原因有很多,并且这种转变产生了许多衍生物。转变的基础在于最近白光LED亮度的提高,使得白光LED能够实现对尺寸大于4~6英寸PDA?级显示屏的LCD进行背光或端面照光(edgelighting)。当然,价格的下降也是导到这种转变的一个因素。
“CCFL最终将成为历史,”显示器领域的增值经销商(VAR)ApolloDisplaySystems公司的执行总监RichardMcKay这样表示,而许多业内人土也同意这一观点。
“LED将迅速取代10英寸及以上尺寸显示器中的LCD背光,”专业提供LED驱动技术的LynkLabs公司业务拓展部副总裁StewartHough表示,“几乎所有的CCFL背光供应商现在都有LED背光。”
绿色环保因素
LED背光和端面照光兴起的一个重要因素就是欧盟施行的RoHS指令。该指令规定自2006年7月1日起,消除在欧盟成员国销售的电子装置中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质。汞是CCFL灯管和其它类型荧光照明的主要成份。尽管供应商已经降低了其荧光管中的汞含量,并且不含汞的型号正在研讨之中,但LED的额外优势使得CCFL注定要在制造过程中被淘汰。专业从事LCD端面照光技术的GlobalLightingTechnologies公司销售总监DavidDeAgazio指出,消除汞会给CCFL带来一系列全新的问题。
不仅如此,“全球市场越来越追求绿色环保,需要尽可能地实现节能和无污染,”McKay表示,“而LED背光正好可以顺应这种趋势。”
LED背光所需功率更低
LCD制造商KyoceraIndustrialCeramics公司显示器部市场营销经理JoeMaurer表示,绿色效应是推动LCD由CCFL背光转向LED背光的最重要的两项因素之一。
另一项重要推动因素是电压。Maurer表示,CCFL的交流电压要求相对较高,启动时达到1,500~1,600Vac,然后稳定至700或800Vac。它们还需要电源逆变器,以通过直流电源工作,这样就增加了应用的成本、占位面积和重量。相比之下,典型的LED背光子系统在“12~24Vdc或更低电压”下工作,Maurer表示,“你可以去掉逆变器,并且消除电磁干扰(EMI)。”
另外,Kyocera公司的LCD应用工程师BobJoslyn指出,采用低压LED技术时亮度控制也更容易实现。
效率和使用寿命比较
自从上世纪80年代中期以来,CCFL是一种事实上的(defacto)LCD背光技术。经过这些年的发年,CCFL在效率和使用寿命上已经取得极大的进步,但今后继续获得大的技术进步的前景非常黯淡。相比之下,作为备选的LED技术发展相当迅速,且这种技术有一条明确的通向未来发展的道路。
CCFL和LED在亮度、效率、使用寿命等规格上的比较视供应商的不同而有极大的差别。例如,不同CCFL的额定使用寿命(半亮)在8,000~100,000小时之间不等,差异非常大。有些信息来源指CCFL的效率最高,其它的信息来源则认为LED的效率最高。
但就效率而言,LED和CCFL似乎在所有相关参数上都接近,如发光效率(范围为50~100流明/瓦)等。不过也存在一些细微差异。例如,对于端面照光应用应该,LED就比CCFL更适合,前者的效率更高。“CCFL的发光效率可能比LED更高,”DeAgazio表示,“但是CCFL是一种散射光源,因此你会浪费掉大量的光。”相比之下,LED具有高度方向性,因此“容易有效地与光导板结合在一起。”
至于使用寿命,LED和CCFL的半亮时间很大程度上取决于器件的驱动方式。LED具有更高的复杂性,因为适当的散热管理是决定器件持续时间的关键因素。
色彩比较
与玻璃外壳CCFL相比,LED的优势包括其出色的耐用性和较好的颜色提供。CCFL提供的宽光谱与基于整合黃磷光层的蓝色发光二极管的白光LED呈示的光属于同等水平。但是基于窄带三色红绿蓝(RGB)LED的白光LED与LCD的RGB彩色滤光片最匹配,并且能以最高效率产生最饱和的颜色。
CCFL灯管和LED芯片都可以用背光(放在显示器后面)或者端面照光(在两侧、顶部和/或底部),并且都可以采用多个来增加亮度。LED一般以串的形式呈现在柔性衬底上。这种器件越来越多地用于高端的高清电视(HDTV)中,通过几百个芯片来为显示器进行背光。
在对华丽的要求较低、并且比较注重成本的应用中,端面照光有助于尽可能地减少LED数量,从而最大程度地降低成本。随着LED的亮度的增加,这种器件的价格也已经下滑,Maurer表示,现在价格已经降到LED背光子系统与CCFL及其相关逆变器的成本相当的程度。
典型的320×240象素5.7英寸彩色LCD目前采用单个CCFL端面照光或者多个LED串来背光,其中每个LED串一般包含大约5个器件。
直接比较时,作为示例的Kyocera无源LCD采用CCFL可提供380尼特的亮度和2.8W的功率,采用三个每串有7个LED的LED串可提供245尼特的亮度和1.8W的功率。对于有源矩阵LCD而言,其功率相同,而CCFLLCD和LEDLCD可分别发出470尼特和350尼特的亮度。“在我们最初的产品中,LED串比CCFL的功耗更高,”Maurer表示,“现在我们通过大幅减少LED数量而降低了功耗。”