筆記本電腦用LED背光源的設計方案

引言

隨著LED 技術的發(fā)展，特別是發(fā)光效率的提高，節(jié)能、環(huán)保的LED 產(chǎn)品在顯示領域的應用已越來越廣泛。LED 封裝、SMT 貼片、發(fā)光條制作均發(fā)展到較高水平，LED 背光制造和產(chǎn)業(yè)化水平也達到了相當高的水準。目前小尺寸產(chǎn)品市場需求大約以每年20% 的水平劇增，LED 背光在筆記本電腦上的應用已獨領風騷，CCFL 背光在筆記本電腦上的應用將逐漸退出歷史的舞臺。目前全球大廠都在積極發(fā)展LED 背光產(chǎn)品，目前市場的主流筆記本電腦幾乎全部采用LED 背光技術。

本文介紹了筆記本電腦用LED 背光組件的設計開發(fā)，分別從光學、電路、結(jié)構角度闡述了開發(fā)的過程。光學方面，采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節(jié)，無印刷污染;電路方面，根據(jù)LED 的規(guī)格及顆數(shù)設計LED 發(fā)光條，驅(qū)動整個背光源;結(jié)構方面，采用無背板的結(jié)構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本電腦用LED 背光源超薄、高亮、低功耗，達業(yè)界領先水平。

1 光學設計

1.1 LED 光源

背光模組的作用是把點光源發(fā)出的光通過漫反射使之成為面光源。為了得到合格的面光源，首先要選擇合適的LED,通常應用到筆記本電腦背光組件的LED 的規(guī)格為3014.通過預設白場光度指標，結(jié)合對液晶屏、光學膜等影響因素的研究分析，完成對整個背光源所需光通量的計算。根據(jù)計算的光通量，結(jié)合LED 的光學特性計算出所需LED 的顆數(shù)。

1.2 LGP 設計加工

采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節(jié)，較少印刷污染。以模具射出形成網(wǎng)點，入射面設計能破壞光源的全反射，并控制光源射出導光板面角度的分布，網(wǎng)點數(shù)量的多少對光源做有效的控制。網(wǎng)點可隨模具任意設計形狀，若網(wǎng)點為極小的平滑鏡面，可使光在網(wǎng)點及導光板內(nèi)部的損失減至最小，應用光學設計軟件進行網(wǎng)點設計。圖1 所示為模擬的背光組件的亮度均一性。

2 電路設計

在側(cè)光式背光組件中， 應用長條式的LEDlight- bar 作為整個組件的光源，LED light- bar 采用白光頂發(fā)光LED.以某機種產(chǎn)品為例，單顆功耗：3.2V×0.02A=0.064W.整個light- bar 功耗：0.064W×42=2.69W.LED 背光源電路設計主要包括發(fā)光條設計和驅(qū)動控制電路設計，驅(qū)動電路采用一款DC/DC 恒流驅(qū)動芯片，對發(fā)光條進行恒流驅(qū)動。圖2 所示為LED light- bar 的驅(qū)動原理圖。

3 結(jié)構設計

筆記本電腦用LED 背光組件通常采用側(cè)光式結(jié)構，背光組件結(jié)構包括：LED 發(fā)光條、膜材、導光板、驅(qū)動板、膠框。背光組件采用白光LED,整個結(jié)構設計以Active Area 的中心點為所有部件的設計中心，以筆記本電腦所用液晶屏的尺寸為前提，設計其它尺寸。綜合考慮電路設計及光學設計的要求，對結(jié)構進行設計。結(jié)構設計先從LAYOUT 布局圖著手，表達整體機構以及各部件相互之間的裝配關系，然后著手零件圖結(jié)構設計。某機種背光源產(chǎn)品厚度可達2.35mm.所設計的筆記本電腦用LED 背光源的結(jié)構特點：(1) 背光源單短邊入光，入光方式為短邊入光，發(fā)光條尺寸減小，成本降低;(2) 使用薄型平板LGP,對LGP 網(wǎng)點技術要求較高;(3) 膠框結(jié)構，無背板，無燈罩結(jié)構，采用高反射率反射片遮光，使用鋁箔散熱;(4) 組裝時對LED 發(fā)光面和LGP 入光部對位要求較高。

圖3 背光源剖視圖

4 測試

本文所設計的筆記本電腦用LED 背光組件光源采用白光LED,組裝后的LED 背光源利用BM- 7 進行13 點測試，5 點平均輝度為4,019nit ,亮度均齊性為85.33% ,色彩還原性達到95% @CIE 1976.背光源整體功率為3.2W,其中LED 功耗為2.69W.背光系統(tǒng)的驅(qū)動電路簡單，電流一致性良好。表1 所示為背光源的光學測試數(shù)據(jù)。

表1 LED 背光源的光學測試數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

本文設計開發(fā)了筆記本電腦用LED 背光源，采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環(huán)節(jié)，較少印刷污染;根據(jù)LED 的規(guī)格及顆數(shù)設計LED 發(fā)光條，驅(qū)動整個背光源;結(jié)構方面，采用無背板的結(jié)構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本用LED 背光組件超薄、高亮、低功耗，達業(yè)界領先水平。