全面剖析LED燈具技術
大尺寸電視要使用大量的LED元件,因此散熱和價格都是比較棘手的問題
(3)RGB-LED背光源中,發出每種原色的LED元件由于采用了不同的發光材料,因此在長時間使用后,其性能的衰減將不一致,這也可能導致屆時顯示的效果出現比較大的偏差。
總結:
作為20世紀人類最重要的100項發明之一的LED技術,在經歷了30多年的發展后,終于迎來了距離廣泛應用不遠的日子,相信通過本文的介紹,你也對 LED將在哪幾個方面對我們的生活產生影響有了一定了解。無論LED技術走向何方,這一充滿前途的技術必將給我們的生活帶來巨大的改變。
LED技術在顯示領域的應用
由于LED的優良發光特性,LED元件不僅可以做成直接顯示的設備,近年來,LED也被逐漸引入到現有的平板顯示技術中,特別是液晶顯示技術,非常有可能下一個被LED所壟斷的產業。LED背光源的色彩飽和度較佳,響應時間極快,漏光效果較弱。如果通過增加對比、進行區域控制等手段,性能要大大優于冷陰極熒光燈(CCFL)。而且冷陰極熒光燈含有汞等有害物質,LED相較之下更具環保優勢。LED已經在很多移動設備所使用的小尺寸面板中普及。而筆記本電腦和液晶電視等大尺寸面板用背光源將是LED產業下一個重量級應用。
目前LED技術在液晶領域的應用,主要是利用LED發光元件替代以前的CCFL熒光燈光源,作為液晶顯示設備的背光源。而如果要再次細分的話,又可以按照LED發出的光源色彩,分成白光LED背光源和RGB-LED背光源兩種。
白光LED背光源技術
在上文中,我們曾經提到過 LED在發展過程中的突破之一就是實現了可發出白色光的目標。在液晶顯示設備的成像原理中,背光源發出的白光,經過液態晶體層后,再通過R/G/B彩色濾光膜,變成獨立的原色。在這一過程中,決定最后液晶顯示設備色彩的關鍵并不是液態晶體層,而是背光源的發光質量。背光源的光譜中RGB每種原色光的純度越高,在最后才能還原出越純正的原色,只有還原出純正的RGB三原色,才能調配出純正而且真實的色彩效果。
傳統的CCFL光源在發光質量上并不理想,因此還原不出非常純正的色彩,用色域范圍來衡量的話,一般就在NTSC等比的72%左右,即使是通過采用改進型的CCFL光源,也只能達到NTSC等比90%左右的色域范圍,這就造成現實世界中鮮艷、真實的色彩無法在液晶電視上還原,從而影響了圖像質量。而通過采用高發光質量的白色LED背光源,液晶電視的色域范圍可以輕松達到NTSC等比100%左右,對色彩效果提升作用明顯。
采用白光LED的另一個好處是可以有效降低液晶面板的厚度,非常適合移動設備對輕薄的追求。在介紹LED技術優點的時候,有一條就是LED的體積可以做的非常小。在液晶顯示設備中,LED 背光燈板的形狀與尺寸會按照液晶面板的形狀及尺寸不同而不同。LED背光燈板基本上是長方形或長條形的。它有側部發光及底部發光兩種基本結構。側部發光的結構主要用于狹長條形的背光燈板(一般長度大于2倍的寬度);而底部發光結構主要用于長度與寬度相差不多的背光燈板。發光二極管點亮時,光線射入透明有機玻璃,使整個發光面都可以看到亮光,這稱為邊光效應。有機玻璃頂部做成微珠粒狀,可使整個發光面的光線更均勻。有機玻璃的頂部有一層乳白色透明塑料膜,可使發出的光更為柔和。背光燈板兩側邊用銀色遮光膠帶封住。每個LED發光單元列有兩個串聯的二極管,若干列組成LED陣列(視背光燈板的長度而定)。以筆記本產品為例,采用白光LED作為液晶顯示屏的背光源后,LED背光源以多組排列于底部放置,來代替傳統的CCFL細燈管,在SONY VAIO TX筆記本上,就使用了40個的LED發光元件。用LED代替細燈管后,原導光板厚且成楔形的設計被取消,轉而導光板可以用厚度均勻且可以把整體的厚度降底。 LED的另一優點——省電,也在應用時得到了青睞。對于筆記本等移動型產品而言,使用LED可以提高整機的使用時間,從而提升了移動時的持久性。不過對于電視機而言,現階段使用LED背光并不能大幅度降低耗電量,主要是因為電視對亮度的要求較高,為了滿足亮度的需求,就要提高LED元件的數量,從而導致整體功率沒有出現明顯降低。不過,相信隨著更高發光效率的LED元件的出現,液晶電視將使用數量較少的LED元件就能實現高亮度顯示,屆時耗電量將出現大幅的下降。
RGB-LED背光源技術
由于RGB三原色可以調配出自然界中任何一種色彩,因此除了白光LED,在液晶顯示領域,還有一種采用可以發出R/G/B三種單色光的LED背光源技術。
RGB-LED背光源,就是通過可以發出高純度紅色、綠色、藍色光的LED元件,實現傳統CCFL光源不能達到的寬廣色域范圍。目前主流的RGB-LED背光源已經可以達到105%的NTSC色域范圍,而且只要采用性能更加強大的LED器件,目前已經可以實現120%以上的NTSC色域范圍。這點對于以還原圖像為主的電視機而言,將是一個非常有效的提升畫質的手段。可以預見的是,RGB-LED將在未來幾年內成為液晶電視的一個重要發展突破方向。
除了更加良好的色域表現力,采用RGB-LED光源還可以有效提升電視機的對比度,實現更加精確的色階和層次感更強的畫面。由于整個背光源由眾多微小的 LED發光單元組成,所以可以對其中每一個發光器件實現精確的亮度控制。根據原始畫面特點進行小區域內的發光亮度修正變成可能,例如在一幅明暗對比強烈的畫面中,暗部區域的LED背光可以完全關閉,而明亮區域的LED背光實現高亮度輸出,由此帶來的對比度提升效果將是以往采用CCFL光源的液晶電視所不能企及的。
目前在電視機領域,已經有多家廠商推出了采用RGB-LED背光源的商用化產品,例如索尼最新的70寸液晶電視70X300A,就采用了RGB-LED 背光源。利用LED可以快速關閉、分區域靈活控制、亮度可調的優點,不僅擺脫了傳統液晶電視暗部畫面層次表現不良的缺點,表現出來的優美色彩效果,已經和現有任一種液晶電視拉開了足夠距離。
由于可以直接發出R/G/B三原色光,因此更有廠家計劃取消液晶電視中占有較高成本的彩色濾膜,不過這項技術還沒有進入真正的商用階段,還需要市場和時間的考驗。
總的說來,LED技術無論是應用于照明領域,還是顯示輔助領域
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