LED电视原理
LED背光技术给电视带来什么变化
我们知道液晶面板是被动式显示器件,自己无法发光,只能通过光源的照射显示图像,目前绝大多数液晶电视采用冷阴极荧光管(CCFL)作为背光光源。而LED背光技术就是采用发光二极管作为背光光源,来代替传统冷阴极荧光管的技术。
LED背光技术原理图 |
为了描述方便,采用冷阴极荧光管作为背光光源的液晶电视以下简称LCD电视,采用发光二极管作为背光光源的电视以下简称LED电视。在这里要说明一下,LED背光技术也是液晶电视技术的一种,它的原理和LCD电视相同,只不过采用了新的背光光源,LED电视仍然属于液晶电视。所以LED电视并不是一种全新类型的电视,而是一种拥有新技术的液晶电视,使用了这种技术后将使液晶电视的性能得到很大的提升,下面将详细提到。
LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用。而LED电视使用的发光二极管由数层很薄的搀杂半导体材料制成,一层带有过量的电子,另一层则缺乏电子而形成带正电的空穴,工作时电流通过,电子和空穴相互结合,多余的能量则以光辐射的形式被释放出来,从而形成光源。
冷阴极荧光管的技术缺陷
LCD电视发展的时间比较长,经过长期不断的改良,目前的冷阴极荧光管技术已经非常成熟,其使用寿命在3万~5万小时,但是冷阴极荧光灯管有很多缺点:
等离子电视黑屏
首先是冷阴极荧光管能够达到的域(即电视的彩表现范围)较小,普通的冷阴极荧光管一般只能够达到NTSC域的72%。
其次,冷阴极荧光管属于管状光源,为了使屏幕不同区域的亮度均匀,只有增加LCD电视冷阴极荧光管的数目,不仅需要大量附件,加大了设计难度,而且过多的灯管也增进了功耗。
三是液晶面板是靠控制通过面板的光量来控制面板的亮度的,所以LCD电视在使用的过程中,灯管是一直工作的,而冷阴极荧光管背光源的能量利用效率低下,在光能从背光到屏幕的传输过程中,光能量损耗情况非常严重,最终大约有6%的光能可被真正利用,另一方面为了实现更高的亮度和对比度,厂商必须提高光源的输出功率或增加灯管数目,而这样带来的后果就是整机功耗增加。
四是冷阴极荧光管需要高压交流电驱动,对电源变压整流组的要求相对复杂,使用寿命并不算长,许多LCD产品在使用几年后屏幕就会发黄、亮度明显变暗。
五是冷阴极荧光管中含有汞,不符合未来环保的要求。而且这些缺点是冷阴极荧光管本身
的性质的缺陷造成的,所以再怎么改进技术,这些问题也很难得到解决,所以人们就想发展了新的背光技术——LED背光技术。
LED的技术优势
域宽广:与普通的冷阴极荧光管一般只能够达到NTSC域的72%相比,LED电视一般都能够达到达到NTSC域的105%。不同材料的LED会发出不同彩的光线,通过使用不同的半导体材料可以获得不同发光特性的发光二极管,目前已经投入商业应用的发光二极管可以提供红、绿、蓝、青、橙、琥珀、白等颜。而液晶电视上使用的LED背光光源可以是白,一般是红、绿、蓝三基,如果采用更多LED背光彩表现力可以进一步提高。
LED背光和CCFL背光域比较图 |
彩表现力强:上面讲到的是域范围广,但这只是彩表现力强的前提。由于由于LED红绿蓝3独立发光,可以很容易通过彩管理精确控制目前的显示彩特性。而且LED背光可以灵活调整发光频率,而且频率大大高于冷阴极荧光管,因此能解决LCD电视表现动态场景可能产生画面跳动,完美地呈现运动画面,降低动态场景的人工痕迹。
LED背光源单元 |
高亮、高对比度、低功耗:因为发光二极管的亮度和与通过的电流有关,所以LED背光源可以将整个屏幕分成了若干区域,根据显示的影像信号,可单独控制每个区域的发光量,所以影像的暗的部分能够做到更暗,亮的部分能够更亮,亮度和对比度都得到了提高,而且亮度的范围也更广了,通过LED背光技术黑的光通量能降低到0.05流明,对比度高达10000:1,可以和等离子电视媲美。LED在单独控制每个区域的发光量的同时使用6~40V的低压电源,供电模块的设计简单,这种采用LED背光源的液晶屏比通常用的液晶屏省电48%。因为产生的光线没有先天不足,LED背光系统可以实现真实的图像还原,无论彩还是亮度都远远超过了以往的液晶电视。画面中细腻的肤、润泽的绿叶和广袤的风光可以产生身临其境的感觉。
机身轻薄:冷阴极荧光管需要高压交流电驱动,电源变压整流组复杂,冷阴极荧光管的数目增加需要大量附件。而LED所需的辅助光学组件可以做得非常简单,无需很多空间,机身可以做得非常轻薄,重量也减轻了许多。以SONY的TX系列的笔记本电脑为例,和采用冷阴极荧光管LCD的VAIOT系列相比,厚度从9mm降到了4.5mm,重量上降低了26%。三菱电机在SID2005上发布的六原LED背光的液晶电视厚度只有5厘米!
使用寿命长:我们知道影响液晶电视寿命的主要是背光光源,现在的LED使用寿命已经可以达到10万小时,如果即使按每天一早起来就开机,一天12小时计算,一台采用LED背光光源的液晶电视也可以使用将近23年!
绿环保、适应能力强:LED光源没有任何射线产生,不含汞等有毒物质,符合消费者绿环保的理念。此外LED电视采用了固态发光器件,LED背光源没有娇气的部件,对环境的适应能力非常强,零下40℃的低温照常使用,使用温度范围广、低电压、耐冲击。
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