超薄LED背光源实现方案

引言

背光源根据光源的位置不同分为直下式背光源和侧光式背光源。直下式背光源，直接把LED光源放在出光面下面，光源发出的光经过一段空间距离和扩散板的扩散和混合后，成为面光源发射出来，直下式背光源需要一定的混光距离。而侧光式背光结构对超薄化的模块设计则更具优越性，随着“超薄风”的刮起，大尺寸超薄侧光式LED背光源成为各大电视厂商及上游企业的研究热点。

1 结构设计

本文所设计的LED背光源是侧光式超薄结构，整个结构包括：LED灯条、驱动板、膜材、导光板、散热块、上框架、背板。背光源采用白光LED，整个结构设计以Active Area的中心点为所有部件的设计中心，以液晶电视所用液晶屏的尺寸为前提，设计其它尺寸。综合考虑电路设计及光学设计的要求，对结构进行设计。结构设计先从UⅣOUT布局图着手，表达整体机构以及各部件相互之间的装配关系，然后着手零件图结构设计。上框架采用分段式设计，在长度方向上分段，避免长度过长。灯条的出线端设置在背板的四个角处，减少绕线长度。

2 光学设计

背光模组的作用是把点光源发出的光通过漫反射使之成为面光源。为了得到合格的面光源，首先要选择合适的LED，本设计采用的是白光双芯片LED。通过预设白场光度指标，结合对液晶屏、光学膜等影响因素的研究分析，完成对整个背光源所需光通量的计算。根据计算的光通量，结合LED的光学特性计算出所需LED的颗数。表1所示为所选LED的电学及光学特性。

为了提高背光源的亮度，膜材结构搭配为：一层扩散片+一层BEF+一层DBEF。其中，扩散片的作用是借扩散物质的折射与反射将光雾化，让射出的光更加均匀：BEF的作用是将光线聚拢，使其垂直进入液晶模块以提高辉度：DBEF是利用原先被传统吸收型偏光片吸收的50%的光线来增加亮度。导光板网点直径为0.54～1.55mm.图1所示为导光板的部分网点分布图。

图1 导光板网点分布图

3 电路设计

LED背光源电路设计主要包括灯条设计和驱动控制电路设计，图2所示为整个电路部分的结构框图。

3.1 灯条设计

光源采用双芯片白光LED，灯条分布在背光源的四周。为了达到更好的电流均一性，灯条采用串并混联，实行两并多串。为了取得更好的散热效果，LED灯条采用铝基板加工制作。整个系统输入电压为24V，此电压由外部电源转换器提供。

3.2 驱动控制

电路设计驱动芯片是三路峰值电流模式PWM控制器，通过闭环控制输出电流提供高精度LED电流。该芯片包含三个峰值电流模式控制器，给IC提供反馈，以确保更高效率和更高精度。芯片上的栅极驱动器进行了优化，用来驱动0.25A源电流或O.5A沉电流的逻辑电平FET，每个输出电流可通过线性或PWM调光方法进行单独调光。

该芯片的闭环系统能动态调节它的输出电压，以适应LED电流的线路和负载调整。单一封装内集成的三路驱动器保证了每串间有更好的电流匹配，同时降低了整个系统的芯片数量。具有40V线性稳压器，提供5V电源给lC供电，三个转换器的开关频率由内部振荡器控制，三路有1200的相位差，以降低输入电流波纹。高压驱动，电流匹配度良好。LED串间电流精度为4-2%，支持线性和PWM调光。