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采用高亮度LED背光源的液晶显示模块

发布时间:2020-06-30 20:10:03 阅读: 来源:岩棉条厂家

摘要:介绍了一款高亮度LED背光源显示器前端模块,它是采用恒流源驱动的高亮度LED发光矩阵为背光源,取代了传统的CCFL背光源,文中对两种背光源的应用及性能进行了比较,介绍了NS公司的开关型的稳压器LM2733,芯片做为恒流源驱动芯片在显示模块中的使用方法,该模块采用单片机产生脉宽调制脉冲进行亮度调节,实现了相关画面的输出和控制。关键词:高亮度LED;背光源;脉宽调制0 引言 由于传统LCD显示设备上CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps,冷阴极荧光灯)背光技术及产品的某些先天不足,例如色域狭窄、能源利用率低及功耗较高和寿命短小等,所以人们一直在寻找着其替代技术及产品。近几年来随着高亮度LED(Light Emitting Diode)不能发出白光的技术问题解决之后,为其在显示领域的应用奠定了根本性的基础。随着其驱动技术的日趋成熟,高亮度LED背光技术产品便被纳入了人们的选用范畴,开始广泛应用于各种显示设备中。1 高亮度LED背光源液晶显示模块结构 液晶模块的显示屏采用SHARP的3.8时液晶屏,整个液晶屏安装在坚固的金属机箱内,为了进一步降低EMI,显示区域用金属丝网屏蔽玻璃同外部机壳紧密连接,只在背后引出一个插座同主机控制信号和显示信号连接,这样形成一个整体的屏蔽外层。 原先SHARP的3.8时液晶屏采用CCFL(冷阴极灯管)背光源,亮度指标为240cd/m2,为了进一步降低EMI,显示区域用金属丝网屏蔽玻璃后,亮度下降了20%,为了使亮度达到指标要求(686cd/m2),采用了高亮度LED矩阵安装在液晶屏背后作为底背光背光源,该背光源用160个高亮度LED按8串10并共2组均匀排列在90mm×64mm的印制板上,印制板采用铝基板并同外壳紧贴以散热。用脉宽调制恒流源控制亮度,达到显示效果。2 液晶背光源组件 液晶屏是一种被动显示单元,必须有背光源才能看见显示内容,目前常用的液晶屏背光源组件主要有CCFL和LED两种背光源,CCFL是目前采用最多的TFT液晶显示器驱动背光源,LED主要用在手机等小型显示屏背光上,但是近几年随着LED不能发出白光的技术问题解决之后,为LED在显示领域的应用奠定了根本性的基础,LED背光源开始广泛应用于大屏显示器,而且发展速度越来越快。2.1 CCFL灯管和LED灯条性能比较 (1)CCFL灯管工作在600V~1500V的高压状态,产生如此高的电压需要复杂的驱动电路,其输出的元器件、导线都需要专门的耐高压材料,为避免放电,对印制板布线也有较高的要求;LED工作在低压直流状态安全性能好。 (2)LED灯条色域更广,色饱和度可做到105%以上,因此色彩更鲜艳,而CCFL则较窄只能做到75%,LED响应速度更快(ns级)可以解决LCD显示过程中的拖尾现象,而CCFL响应速度为ms级,用CCFL做背光源的LCD显示器一大缺陷是“黑屏”不黑,如果采用LED做背光源则可以很好地解决这一问题,因为它的调光范围更宽更稳定。 (3)LED温度特性更好,在-40℃~+100℃均可正常工作,而CCFL低温亮度低,长时间工作寿命下降快,低温启动电压超过常温的1.5倍,并且CCFL在高温工作下光衰明显。 (4)由于LED背光源采用贴片焊接,其抗振性能优于CCFL背光源。 (5)理论上LED寿命可达10万小时以上,而CCFL通常在2万~5万小时。 (6)节能环保,能耗比冷阴极背光源低52%,并且没有冷阴极管的汞污染。LED是半导体通电发光,没有电磁辐射,对人体无害。 以上性能优点决定了LED背光源在技术上是冷阴极背光源的替代产品。3 电路图及原理3.1 LED工作原理及恒流源的选择 为了使LED导通而流过电流,就必须给LED加上足够的电压,这个电压就是LED的正向电压VF,通常白色LED的正向电压约为3V~4V,其具体数值因制造厂及环境的不同而有差别,因而LED不适合用恒压驱动,如果加在LED上的电压超过正向电压,则流过LED的电流会急剧增加,过大的电流会造成LED损坏或短寿,因此LED应采用恒流驱动,使电流不超过其额定电流,由于LED发光随着电流不同,光谱也不同,电流变化发光的颜色也会出现明显的差异,这样若采用改变电流来调光,则不能保证发光颜色的一致,因此最好的办法是采用PWM(脉宽调制)调光,利用人眼视觉暂留效应,只要高于某一频率的电流驱动LED其平均亮度就会让人感觉不到闪烁,使得PWM调光成为可能,为了最大限度发挥LED的特长需要选择合适的驱动电路使LED能均匀地发光且发光效率最高。 根据上述条件我们选用NS公司的LM2733芯片作为恒流源为LED供电,该芯片是开关型的稳压器,它属于电流模式的升压型的DC—DC变换器。它的内部含有一个耐压达到40V、低导通电阻的DMOS场效应晶体管开关,能够使变换后的输出电压达到16V以上。同时,该稳压器还具有关断(shutdown)功能,能够有效地减小电路的静态电流,内部的热保护模块和过流模块为稳压器提供保护过热和限流保护。稳压器具有以下的特性:开关频率固定(有1.6MHz和0.6MHz两种)、低导通电阻的Dmos开关管开关电流可以达到1A,具有很宽的输入电压范围,输入电压可以从2.7V~14V。在关断模式下的静态电流低至1μA,内部的补偿电路可以减少外围电路元件的数量。该稳压器采用SOT-23封装,同时外围采用小电容和电感可以有效地减小PCB板的面积。将工作电压变换为与VF对应的电压,向LED提供稳定的电流,并受外部PWM调光信号的控制,使该恒流作高速通断,这样既达到技术要求的亮度,又可通过PWM调节亮度。dc相关文章:dc是什么

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