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驅動設計匹配LED背光優化節能方案解析

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關鍵詞: LED背光,LED節能

      LED背光是電視滿足越來越苛刻的能源之星認證(Energy Star)的前提條件,驅動設計與背光實現方式的匹配能實現節能的最大化,Gyan Tiwary解釋道。

      LED 對平板電視的要求近年來變得愈加嚴能源之星認證6.o方案獲得通過,它將要求所有2012年秋季前大于50英寸的電視的能耗必須不高于85W。兩年前,此類電視耗能還接近200W。上述嚴格的標準旨在全球范圍減少能源消耗,已經在液晶電視領域引發了顯著了創新,特別是電視中的主要耗能部件一一背光照明單元(Backlight Unit,BLU)。基于LED的背光單元能顯著降低能耗,但驅動器設計必須針對直下式( direct-backlit)和側光式(edge-backlit)背光方案進行優化。

      液晶電視的主動能耗有兩個組成部分:顯示功耗及基準功耗。基準功耗包括電視圖像的處理及主電源等,約為總功耗的三分之一。各種器件和不同的使用設置會影響基準功耗、如幀率和電源效率等。對3D電視而言,額外的圖像處理工作、更高的刷新率以及更高的亮度使其功耗相比標準電視高50-100%。類似地,智能網絡電視要求更高性能的處理器、更多的內存及其他器件也會增加功耗。然而,基準功耗的增加也只占電視總功耗的一小部分。

      顯示功耗指的是液晶屏幕、背光單元以及相關電路所消耗的功率,占到電視總功耗的約三分之二。因此業界很自然地會關注于降低該部分的能耗。

      顯示功耗較高的原因主要在于液晶電視的光效率太差。液晶面板的透光率極低,只有約4-6%,從背光單元發出的光需要穿過光導、漫射器、光學薄膜以及色彩過濾器等。例如,假如背光單元產生光的亮度為8000-10000 cd/m2,最終人眼可見的光輸出通常只有約380-450 cd/m2。

      因此背光單元必須產生相當高亮度的光以滿足要求,于是消耗了液晶電視中最大部分的功率。背光單元效能圖1不同LED背光單元的特性。

      幾年前冷陰極熒光燈(CCFL)背光還是液晶電視中最大的能耗部件。CCFL背光所消耗的大部分功率都被浪費了,因為當電視圖案較暗時CCFL燈管也很難將亮度合適地調暗。故而液晶電視很快過渡到采用LED背光。LED本身的特性就包括更小的功耗、快的開關切換速度。

      上述特性使LED成為CCFL理想的替代,良好的亮度調節既能改善電視畫質又可降低能耗。LED背光照明方式怎樣使LED背光以達到成本、效率和畫質組合的最優化,業界還有不同意見。不同的背光方式對電流和電壓特性要求大不相同,因此不同的背光方式對驅動系統也有不同要求。三種常見LED背光方式的相對電流和電壓特性如圖1所示。

      在側光式(Edge-lit)設計中,條狀LED燈組被置于屏幕的兩側或四周邊緣處。側光式背光是筆記本電腦屏幕和液晶電視最早的背光設計方案。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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