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白光型发光二极管(WLED)之背光设计兵法

作者:时间:2012-10-23来源:网络收藏


附注:欧盟于2003年2月13日发布WEEE(Waste Electronics and Electrical Equipment)与RoHS(Restriction of Hazardous Substances Directive)两项规定,其中RoHS规定:自2006年7月1日起销往欧洲的商品不得用有害物质,包括铅、汞、六价铬、PBB(多溴联苯)、及PBDE(多溴二苯醚)等,这也是今日芯片封装积极去铅化(Lead-Free)的原因之一。

■PDA、PMP

比手机、数字相机更大显示尺寸的手持装置有个人数字助理(Personal Digital Assistant;PDA)、可携式媒体播放器(Portable Media Player;PMP)等,当然也包括电子字典、股票机、掌上型游乐器,这些约在3.5"、3.7"左右,最高也有到7"的规格。

由于尺寸更大,碍于光均度的问题,不适合再以的直接配置来形成,这时需改用模块(Back Light Module),模块已将光源运用折射、导光板及其它相关工艺技术来处理光均度问题,而PDA、PMP的产品设计者则多采直接向模块业者购买模块,事实上PDA、PMP设计者过去也是向模块业者购买CCFL背光模块,而非CCFL光管组件,直接引用半成品以加速设计。

不过,依然有些设计业者倾向不用现成的WLED背光模块,而使用更多颗的WLED(如6?9颗)来形成背光,并以实体配置排列及稳压稳流等控制来维持光均(电压需要稳定,否则也无法掌控电流量,进而让亮度不均)。另外从学理看,WLED属点光源,而CCFL属线光源(光管),在光均克服上确实WLED难于CCFL,只是这个技术难题是交由模块业者解决?还是由PDA/PMP设计者亲自解决?就依设计者的把握度、时间、成本等因素而定。至于国内外有哪些WLED背光模块业者?目前多是从原有CCFL背光模块业者所尝试延伸,毕竟都是为了提供LCD用的背光。而仔细一览,会发现国外的LCD背光模块业者几乎都属日系,如Stanley电气、Denyo、茶谷产业、富士通化成、多摩电气等。至于国内方面,也有瑞仪光电(技术来自茶谷,大同子公司)、福华电子(技术来自茶谷)、华新丽华(技术来自Denyo)、华荣电缆(技术来自富士通化成)、兴隆发电子(技术来自桐生)、中强光电、辅祥实业、科桥电子、定莹光电、优技计算机、云光科技、精工美术、奈普光电(铼德投资)、和立联合、康竣光电、元津科技等业者投入LCD背光(包括STN与TFT),多数以CCFL背光为主,部份也延伸、跨涉至WLED背光。


▲NS的WLED驱动IC:LM27953、LM2796、及LM27961,其特点在使用极小的微SMD封装,且只有18个脚位,在封装体积的精巧度上堪称业界第一,从图中可知其适合于手机、PDA、MP3随身听、数字相机等应用。

■LCD Monitor、LCD TV(8.4"以上)

到了LCD Monitor(含Desktop PC与Laptop PC)与LCD TV这个层级,?际?丫?黄?",至少也有8.4"、12.1",甚至多数都在15"、17"以上,到此层次WLED也有与PDA/PMP层次相同的光均度问题,且比中小?际?备??现兀??庇盅苌?錾⑷任侍饧凹鄹裎侍庑枰?饩觥

先说明散热问题,就大尺寸LCD的背光来说,由于要在低扁的空间中密布大量的WLED,WLED的发热将不易消散,这是CCFL之类的冷光源所没有的问题,且必须光均与散热两项都顾及,不能因散热可行但光度不均。此外,目前已有业者(如Sony)克服了WLED背光的散热问题,进而推出实际量产的LCD TV商品,但先行克服的业者也将散热技术申请专利,使其它业者难以仿效跟进,也让WLED背光用于大?际??返慕?仁茏琛

其次是价格,目前WLED的单价成本仍因荧光粉专利技术而偏高,根据推估,在相同的大?际?彻庑枨笙拢?褂?LED的成本将是CCFL的5倍,也因此现阶段Sony、Samsung等业者虽然有推出实际量产的WLED背光型LCD TV,但都诉求在高价位、高级品。所以价格也是WLED背光难普及于高?际?τ玫囊淮笤?颍?淙辉谥行?际?挠τ靡灿邢嗤?募鄄钗侍猓??床蝗绱?际?愕孛飨?同样的引申,WLED的用电效率不如CCFL,在小面积时也不是大问题,但背光面积加大后便让问题凸显,若应用的产品为Desktop PC Monitor或TV仍是可行,毕竟壁上的交流插座能充沛供电,但Laptop PC的电量有限,用电问题也就必须更加面对、克制。

此外我们也一直将一个问题暂略,如今在大?际?簿捅匦胩嘎郏?思词?LED的混色及良率,Sony是对WLED进行高度严选才能成就WLED背光型LCD TV,此也必须提列到制程成本中,混色亦是WLED更本体性的问题考虑。

比较庆幸的是,WLED的亮度技术、发光效率等仍持续有幅度性成长、突破,如此相同面积内所用的WLED数目将逐渐减少,使散热问题不致更加严重。

结论

最后,我们可以归纳整理,WLED背光已相当适合用在中小?际??CD应用中,但对高?际?τ枚?匀杂行矶嗵粽健K淙挥行矶嗵粽剑??嫡呷曰峒咏艋??朔???蛭匏??oHS法规是一大压力,除欧洲外其它国家也有类似的规范提案,或者是已经定案,如日本的「The Promotion of procurement of Eco-friendly Goods and Services」或中国大陆的「电子信息产品生产污染防治管理办法」,只是宽严性与实施脚步的差异。这些都迫使电子设计须尽速舍CCFL(气态照明)就WLED(固态照明)。不过,WLED也并非是唯一的可行方案,业者也积极发展无汞型CCFL,或者是以「有机EL,亦称OLED」技术所实现的平面光源(面型发光,光均度胜过点型WLED与线型CCFL),无汞型CCFL若在价格、设计上与过往的传统CCFL高度兼容,或者OLED背光提前成熟等,都将挤压现有使用WLED背光的价值。


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