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驱动设计与LED背光方式匹配优化能耗

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2014-11-10

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  要满足越来越高的能源之星(Energy Star)标准的要求,电视必须采用LED背光,而且将其驱动设计与背光实现方式进行匹配,能达到最大的节能目的,Gyan Tiwary解释道。

  能源之星对平板电视的要求近年来变得愈加严苛。如果新的Energy Star 6.0提案被采纳,它将要求所有屏幕大于50英寸的电视至2012年秋季能耗不高于85W。两年前,上述电视的能耗接近200W。这些试图减少全球能源消耗的严格标准显著地促进了液晶电视领域的创新,特别背光照明单元(Backlight Unit,BLU)是减少能耗的最大功臣。尽管基于LED的BLU能显著降低能耗,但驱动设计也必须对于不同的直接背光和侧照背光方式进行优化。

  液晶电视的主动能耗有两个主要部分构成:显示功耗及基准功耗。基准功耗包括电视图像的处理及主电源等,通常占到总功耗的约三分之一。各种器件和情形会影响基准功耗,如帧率和电源效率等。对3D电视而言,额外的图像处理,更高的刷新率以及更高的亮度使其功耗相比标准电视高50-100%。类似地,智能网络电视要求更高性能的处理器,更多的内存及其他器件也会增加功耗。然而,基准功耗的变化也只占电视总共好的一小部分。

  显示功耗指的是液晶屏幕、BLU以及相关电路所消耗的功率,占到电视总共好的约三分之二。因此很自然地产业界会关注该领域以降低功耗。显示功耗之所以较高,大部分原因在于液晶电视的发光效率太差。液晶面板的透光率极低,只有约4-6%,从BLU发出的光需要穿过光导、漫射器、光学薄膜以及色彩过滤器等。

  例如,假如BLU产生光的亮度为8000-10000 cd/m2,最终人眼可见的光输出通常只有约380-450 cd/m2。

  

图1不同LED BLU的特性。

  BLU必须产生相当亮度的光以满足要求,同时消耗了液晶电视中最大部分的功率。BLU效能方面的任何改进都能使电视的能耗大幅降低。还就在几年前,冷阴极荧光灯(CCFL)背光还是液晶电视中最大的能耗杀手。CCFL背光所消耗的大部分功率都被浪费掉了,因为当电视图案较暗时CCFL灯管也很难将亮度合适地调暗。故而液晶电视很快过渡到采用LED背光。LED本身的特性就包括更小的共好已经更快的切换速度。这些特性使LED成为CCFL理想的替代,良好的亮度调节既能改善电视画质又节能。

  LED背光方式

  怎样部署LED以达到成本、效率和画质的最佳组合,业界还有不同意见。不同的背光方式及其电流和电压特性要求也大不相同,由此也导致了不同的体系结构和驱动要求。图1显示了三种常见LED背光方式的相对电流和电压特性。

  在侧光式(Edge-lit)设计中,条状LED灯组被置于屏幕的侧边或边缘处。侧光式BLU是笔记本电脑屏幕和液晶电视最初的背光设计方案。过去若干年在大屏幕中使用的侧光式BLU被认为画质不如传统CCFL背光。

  为了改进画质及充分发挥LED快速切换的能力,出现了另外两种背光方案,着重强调针对屏幕部分区域的背光亮度调节。直下式( Direct-lit)设计将LED直接置于屏幕背后。该设计能对小区域内的LED进行调暗,具有较小的粒度。混合侧光式(HybridEdge-lit),也成分段侧光式设计也是将LED置于屏幕的侧边,但仍然支持对屏幕横向排列的各段LED单独进行亮度调节。

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