驱动设计匹配LED背光方案以优化节能

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能源之星认证6.0方案获得通过，它将要求所有2012年秋季前大于50英寸的电视的能耗必须不高于85W。两年前，此类电视耗能还接近200W。上述严格的标准旨在全球范围减少能源消耗，已经在液晶电视领域引发了显著了创新，特别是电视中的主要耗能部件一一背光照明单元(Backlight Unit，BLU)。基于LED的背光单元能显著降低能耗，但驱动器设计必须针对直下式( direct-backlit)和侧光式(edge-backlit)背光方案进行优化。

液晶电视的液晶电视的主动能耗有两个组成部分：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，

约为总功耗的三分之一。各种器件和不同的使用设置会影响基准功耗、如帧率和电源效率等。对3D电视而言，额外的图像处理工作、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，基准功耗的增加也只占电视总功耗的一小部分。

显示功耗指的是液晶屏幕、背光单元以及相关电路所消耗的功率，占到电视总功耗的约三分之二。因此业界很自然地会关注于降低该部分的能耗。

显示功耗较高的原因主要在于液晶电视的光效率太差。液晶面板的透光率极低，只有约4-6%，从背光单元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，假如背光单元产生光的亮度为8000-10000 cd/m’，最终人眼可见的光输出通常只有约380-450 cd/m2。

因此背光单元必须产生相当高亮度的光以满足要求，于是消耗了液晶电视中最大部分的功率。背光单元效能方面的任何改进都能使液晶电视的能耗大幅降低。

图l、不同LED背光单元的特性。

几年前冷阴极荧光灯(CCFL)背光还是液晶电视中最大的能耗部件。CCFL背光所消耗的大部分功率都被浪费了，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功耗、快的开夫切换速度。上述特性使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可降低能耗。

LED背光照明方式

怎样使LED背光以达到成本、效率和画质组合的最优化，业界还有不同意见。不同的背光方式对电流和电压特性要求大不相同，因此不同的背光方式对驱动系统也有不同要求。三种常见LED背光方式的相对电流和电压特性如图l所示。

在侧光式(Edge-lit)设计中，条状LED灯组被置于屏幕的两侧或四周边缘处。侧光式背光是笔记本电脑屏幕和液晶电视最早的背光设计方案。过去几年在大屏幕的侧光式背光中使用LED的画质被认为还不如传统CCFL背光。

表1、不同LED背光类型的特性。

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，着重强调针对屏幕局部区域的背光亮度调节。直下式背光设计将LED直接置于液晶面板背后。该设计能对小区域内的LED进行亮度调节，具有较小的粒度。混合侧光式(Hybrid Edge-lit)，也被称为分段侧光式设计是将LED置于屏幕的侧边，但仍然支持对横向排列的各段LED单独进行亮度调节。直下式和混合式利用对背光亮度进行局部调节，能显著增强黑色的深度、画质均匀性和可视角，并减少运动模糊。表l总结了各种背光照明方式及其特性。