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驅動設計與LED背光方式匹配優化能耗

上傳人:LEDth/整理

上傳時間: 2014-11-10

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  要滿足越來越高的能源之星(Energy Star)標準的要求,電視必須采用LED背光,而且將其驅動設計與背光實現方式進行匹配,能達到最大的節能目的,Gyan Tiwary解釋道。

  能源之星對平板電視的要求近年來變得愈加嚴苛。如果新的Energy Star 6.0提案被采納,它將要求所有屏幕大于50英寸的電視至2012年秋季能耗不高于85W。兩年前,上述電視的能耗接近200W。這些試圖減少全球能源消耗的嚴格標準顯著地促進了液晶電視領域的創新,特別背光照明單元(Backlight Unit,BLU)是減少能耗的最大功臣。盡管基于LED的BLU能顯著降低能耗,但驅動設計也必須對于不同的直接背光和側照背光方式進行優化。

  液晶電視的主動能耗有兩個主要部分構成:顯示功耗及基準功耗?;鶞使陌娨晥D像的處理及主電源等,通常占到總功耗的約三分之一。各種器件和情形會影響基準功耗,如幀率和電源效率等。對3D電視而言,額外的圖像處理,更高的刷新率以及更高的亮度使其功耗相比標準電視高50-100%。類似地,智能網絡電視要求更高性能的處理器,更多的內存及其他器件也會增加功耗。然而,基準功耗的變化也只占電視總共好的一小部分。

  顯示功耗指的是液晶屏幕、BLU以及相關電路所消耗的功率,占到電視總共好的約三分之二。因此很自然地產業界會關注該領域以降低功耗。顯示功耗之所以較高,大部分原因在于液晶電視的發光效率太差。液晶面板的透光率極低,只有約4-6%,從BLU發出的光需要穿過光導、漫射器、光學薄膜以及色彩過濾器等。

  例如,假如BLU產生光的亮度為8000-10000 cd/m2,最終人眼可見的光輸出通常只有約380-450 cd/m2。

  

圖1不同LED BLU的特性。

  BLU必須產生相當亮度的光以滿足要求,同時消耗了液晶電視中最大部分的功率。BLU效能方面的任何改進都能使電視的能耗大幅降低。還就在幾年前,冷陰極熒光燈(CCFL)背光還是液晶電視中最大的能耗殺手。CCFL背光所消耗的大部分功率都被浪費掉了,因為當電視圖案較暗時CCFL燈管也很難將亮度合適地調暗。故而液晶電視很快過渡到采用LED背光。LED本身的特性就包括更小的共好已經更快的切換速度。這些特性使LED成為CCFL理想的替代,良好的亮度調節既能改善電視畫質又節能。

  LED背光方式

  怎樣部署LED以達到成本、效率和畫質的最佳組合,業界還有不同意見。不同的背光方式及其電流和電壓特性要求也大不相同,由此也導致了不同的體系結構和驅動要求。圖1顯示了三種常見LED背光方式的相對電流和電壓特性。

  在側光式(Edge-lit)設計中,條狀LED燈組被置于屏幕的側邊或邊緣處。側光式BLU是筆記本電腦屏幕和液晶電視最初的背光設計方案。過去若干年在大屏幕中使用的側光式BLU被認為畫質不如傳統CCFL背光。

  為了改進畫質及充分發揮LED快速切換的能力,出現了另外兩種背光方案,著重強調針對屏幕部分區域的背光亮度調節。直下式( Direct-lit)設計將LED直接置于屏幕背后。該設計能對小區域內的LED進行調暗,具有較小的粒度?;旌蟼裙馐?HybridEdge-lit),也成分段側光式設計也是將LED置于屏幕的側邊,但仍然支持對屏幕橫向排列的各段LED單獨進行亮度調節。

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