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LED背光源技术,有突出的性能优势

发表时间:2012-08-27 11:32     来源:荧光板

        LED(Light Emitting Diode)即发光二极管,它诞生于在20世纪60年代。这种能直接将电能转化为光能的发光器件,具备低功耗、高亮度、长寿命的突出特点,在诞生之初就被认定为荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者,有人甚至认为它将会开创一个新的照明时代。

 【发光二极管的结构】

        LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同。从本质上来说,LED是一种半导体器件。LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,P型半导体是一种在硅或锗等半导体材料中加入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素的晶片,N型半导体是一种在在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素的晶片。

        在P型半导体中,空穴(带正电)叫多数载流子,电子(带负电)叫少数载流子。在N型半导体中,电子(带负电)叫多数载流子,空穴(带正电)叫少数载流子。加电后,在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层,也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合,多余的能量就会转变成光而释放出来。

        当LED处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),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,光的强弱与电流有关。通过对其中发光材料的研究,人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED元件。

        根据发光颜色的不同,LED可以分为白光LED背光源和RGB-LED背光源。

        白光LED技术的优势主要体现在耗电量方面,较广泛地应用于对功耗要求要高的移动设备。RGB-LED背光源色域宽广,主要应用于高端液晶显示器和液晶电视。

        RGB-LED背光源,可大幅度提高液晶显示的色彩表现。它通过可以发出高纯度红色、绿色、蓝色光的LED器件,能够实现CCFL光源不能达到的宽广色域范围。目前主流的RGB-LED背光源可以达到105%的NTSC色域范围,如果采用性能更加强大的LED器件,则可以实现120%以上的NTSC色域范围。除了良好的色域表现力,采用RGB-LED光源还可以有效提升液晶电视和高端显示器的对比度,实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。

        综合来说,液晶显示器LED背光具备三大技术优势:

        其一:光源平面化。LED背光源是由众多栅格状的半导体组成,每个“格子”中都拥有一个LED半导体,这样LED背光就成功实现了光源的平面化。平面化的光源不仅有优异的亮度均匀性,还不需要复杂的光路设计,这样一来LCD的厚度就能做得更薄,同时还拥有更高的可靠性和稳定性。更薄的液晶显示面板意味着笔记本电脑拥有更佳的移动性。例如,SONY采用LED背光的笔记本,液晶显示屏厚度仅有4.5mm。

        其二:在色彩表现力方面,远胜于CCFL。原有的CCFL背光由于色纯度等问题,在色阶方面表现不佳。这就导致了LCD在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试,采用CCFL背光只能实现NTSC色彩区域的70%左右,即使是通过采用改进型的CCFL光源,也只能达到NTSC等比90%左右的色域范围,从而影响了图像质量。而LED背光却能轻松地获得超过100%的NTSC色彩区域,让液晶显示器真实地还原现五彩缤纷的大自然中的鲜艳色彩。另外,RGB-LED背光还可以有效提升液晶显示器的对比度,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,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是CCFL光源的液晶电视所不能企及的。

        其三:发光寿命远远超过CCFL。普通的CCFL背光源一般的使用寿命在2.5万小时左右,最新的顶级CCFL背光的发光寿命也不过6万小时,在使用寿命末期,LCD的亮度就会明显下降,不得不更换LCD的CCFL背光模组。而LED背光则完全没有这样的问题,现阶段白色LED背光的实际使用寿命为5万至10万小时,与LCD显示屏的使用寿命基本一致,而且还有再次提升的潜力。即使24小时不间断使用,也足够使用5年。