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筆記本電腦用LED背光組件的設計

發(fā)布時間:2012-03-01

中心議題:

  • 筆記本電腦用LED背光組件的設計開發(fā)

解決方案:

  • LED背光組件的光學設計
  • LED背光組件的電路設計
  • LED背光組件的結構設計


隨著LED 技術的發(fā)展,特別是發(fā)光效率的提高,節(jié)能、環(huán)保的LED 產(chǎn)品在顯示領域的應用已越來越廣泛。LED 封裝、SMT 貼片、發(fā)光條制作均發(fā)展到較高水平,LED 背光制造和產(chǎn)業(yè)化水平也達到了相當高的水準。目前小尺寸產(chǎn)品市場需求大約以每年20% 的水平劇增,LED 背光在筆記本電腦上的應用已獨領風騷,CCFL 背光在筆記本電腦上的應用將逐漸退出歷史的舞臺。目前全球大廠都在積極發(fā)展LED 背光產(chǎn)品,目前市場的主流筆記本電腦幾乎全部采用LED 背光技術。

本文介紹了筆記本電腦用LED 背光組件的設計開發(fā),分別從光學、電路、結構角度闡述了開發(fā)的過程。光學方面,采用STAMPER 技術,一體成型射出導光板,減少印刷環(huán)節(jié),無印刷污染;電路方面,根據(jù)LED 的規(guī)格及顆數(shù)設計LED 發(fā)光條,驅動整個背光源;結構方面,采用無背板的結構設計,達到超薄效果。本文設計的筆記本電腦用LED 背光源超薄、高亮、低功耗,達業(yè)界領先水平。

1 光學設計

1.1 LED 光源
背光模組的作用是把點光源發(fā)出的光通過漫反射使之成為面光源。為了得到合格的面光源,首先要選擇合適的LED,通常應用到筆記本電腦背光組件的LED 的規(guī)格為3014.通過預設白場光度指標,結合對液晶屏、光學膜等影響因素的研究分析,完成對整個背光源所需光通量的計算。根據(jù)計算的光通量,結合LED 的光學特性計算出所需LED 的顆數(shù)。

1.2 LGP 設計加工
采用STAMPER 技術,一體成型射出導光板,減少印刷環(huán)節(jié),較少印刷污染。以模具射出形成網(wǎng)點,入射面設計能破壞光源的全反射,并控制光源射出導光板面角度的分布,網(wǎng)點數(shù)量的多少對光源做有效的控制。網(wǎng)點可隨模具任意設計形狀,若網(wǎng)點為極小的平滑鏡面,可使光在網(wǎng)點及導光板內(nèi)部的損失減至最小,應用光學設計軟件進行網(wǎng)點設計。圖1 所示為模擬的背光組件的亮度均一性。

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2 電路設計

在側光式背光組件中, 應用長條式的LEDlight- bar 作為整個組件的光源,LED light- bar 采用白光頂發(fā)光LED.以某機種產(chǎn)品為例,單顆功耗:3.2V×0.02A=0.064W.整個light- bar 功耗:0.064W×42=2.69W.LED 背光源電路設計主要包括發(fā)光條設計和驅動控制電路設計,驅動電路采用一款DC/DC 恒流驅動芯片,對發(fā)光條進行恒流驅動。圖2 所示為LED light- bar 的驅動原理圖。


3 結構設計

筆記本電腦用LED 背光組件通常采用側光式結構,背光組件結構包括:LED 發(fā)光條、膜材、導光板、驅動板、膠框。背光組件采用白光LED,整個結構設計以Active Area 的中心點為所有部件的設計中心,以筆記本電腦所用液晶屏的尺寸為前提,設計其它尺寸。綜合考慮電路設計及光學設計的要求,對結構進行設計。結構設計先從LAYOUT 布局圖著手,表達整體機構以及各部件相互之間的裝配關系,然后著手零件圖結構設計。某機種背光源產(chǎn)品厚度可達2.35mm。所設計的筆記本電腦用LED 背光源的結構特點:
(1) 背光源單短邊入光,入光方式為短邊入光,發(fā)光條尺寸減小,成本降低;
(2) 使用薄型平板LGP,對LGP 網(wǎng)點技術要求較高;
(3) 膠框結構,無背板,無燈罩結構,采用高反射率反射片遮光,使用鋁箔散熱;
(4) 組裝時對LED 發(fā)光面和LGP 入光部對位要求較高。


圖3 背光源剖視圖


4 測試

本文所設計的筆記本電腦用LED 背光組件光源采用白光LED,組裝后的LED 背光源利用BM- 7 進行13 點測試,5 點平均輝度為4,019nit ,亮度均齊性為85.33% ,色彩還原性達到95% @CIE 1976.背光源整體功率為3.2W,其中LED 功耗為2.69W.背光系統(tǒng)的驅動電路簡單,電流一致性良好。表1 所示為背光源的光學測試數(shù)據(jù)。


表1 LED 背光源的光學測試數(shù)據(jù)


5 結論

本文設計開發(fā)了筆記本電腦用LED 背光源,采用STAMPER 技術,一體成型射出導光板,減少印刷環(huán)節(jié),較少印刷污染;根據(jù)LED 的規(guī)格及顆數(shù)設計LED 發(fā)光條,驅動整個背光源;結構方面,采用無背板的結構設計,達到超薄效果。本文設計的筆記本用LED 背光組件超薄、高亮、低功耗,達業(yè)界領先水平。

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