白光型發(fā)光二極管(WLED)之背光設計兵法
附注:歐盟于2003年2月13日發(fā)布WEEE(Waste Electronics and Electrical Equipment)與RoHS(Restriction of Hazardous Substances Directive)兩項規(guī)定,其中RoHS規(guī)定:自2006年7月1日起銷往歐洲的商品不得用有害物質,包括鉛、汞、六價鉻、PBB(多溴聯(lián)苯)、及PBDE(多溴二苯醚)等,這也是今日芯片封裝積極去鉛化(Lead-Free)的原因之一。
■PDA、PMP
比手機、數(shù)字相機更大顯示尺寸的手持裝置有個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant;PDA)、可攜式媒體播放器(Portable Media Player;PMP)等,當然也包括電子字典、股票機、掌上型游樂器,這些約在3.5"、3.7"左右,最高也有到7"的規(guī)格。
由于尺寸更大,礙于光均度的問題,不適合再以WLED的直接配置來形成背光,這時需改用背光模塊(Back Light Module),模塊已將WLED光源運用折射、導光板及其它相關工藝技術來處理光均度問題,而PDA、PMP的產品設計者則多采直接向模塊業(yè)者購買WLED背光模塊,事實上PDA、PMP設計者過去也是向模塊業(yè)者購買CCFL背光模塊,而非CCFL光管組件,直接引用半成品以加速設計。
不過,依然有些設計業(yè)者傾向不用現(xiàn)成的WLED背光模塊,而使用更多顆的WLED(如6?9顆)來形成背光,并以實體配置排列及穩(wěn)壓穩(wěn)流等控制來維持光均(電壓需要穩(wěn)定,否則也無法掌控電流量,進而讓亮度不均)。另外從學理看,WLED屬點光源,而CCFL屬線光源(光管),在光均克服上確實WLED難于CCFL,只是這個技術難題是交由模塊業(yè)者解決?還是由PDA/PMP設計者親自解決?就依設計者的把握度、時間、成本等因素而定。至于國內外有哪些WLED背光模塊業(yè)者?目前多是從原有CCFL背光模塊業(yè)者所嘗試延伸,畢竟都是為了提供LCD用的背光。而仔細一覽,會發(fā)現(xiàn)國外的LCD背光模塊業(yè)者幾乎都屬日系,如Stanley電氣、Denyo、茶谷產業(yè)、富士通化成、多摩電氣等。至于國內方面,也有瑞儀光電(技術來自茶谷,大同子公司)、福華電子(技術來自茶谷)、華新麗華(技術來自Denyo)、華榮電纜(技術來自富士通化成)、興隆發(fā)電子(技術來自桐生)、中強光電、輔祥實業(yè)、科橋電子、定瑩光電、優(yōu)技計算機、云光科技、精工美術、奈普光電(錸德投資)、和立聯(lián)合、康竣光電、元津科技等業(yè)者投入LCD背光(包括STN與TFT),多數(shù)以CCFL背光為主,部份也延伸、跨涉至WLED背光。
▲NS的WLED驅動IC:LM27953、LM2796、及LM27961,其特點在使用極小的微SMD封裝,且只有18個腳位,在封裝體積的精巧度上堪稱業(yè)界第一,從圖中可知其適合于手機、PDA、MP3隨身聽、數(shù)字相機等應用。
■LCD Monitor、LCD TV(8.4"以上)
到了LCD Monitor(含Desktop PC與Laptop PC)與LCD TV這個層級,?際?丫?黃?",至少也有8.4"、12.1",甚至多數(shù)都在15"、17"以上,到此層次WLED也有與PDA/PMP層次相同的光均度問題,且比中小?際?備??現(xiàn)兀??庇盅萇?鏨⑷任侍餳凹鄹裎侍廡枰?餼觥
先說明散熱問題,就大尺寸LCD的背光來說,由于要在低扁的空間中密布大量的WLED,WLED的發(fā)熱將不易消散,這是CCFL之類的冷光源所沒有的問題,且必須光均與散熱兩項都顧及,不能因散熱可行但光度不均。此外,目前已有業(yè)者(如Sony)克服了WLED背光的散熱問題,進而推出實際量產的LCD TV商品,但先行克服的業(yè)者也將散熱技術申請專利,使其它業(yè)者難以仿效跟進,也讓WLED背光用于大?際??返慕?仁蘢琛
其次是價格,目前WLED的單價成本仍因熒光粉專利技術而偏高,根據(jù)推估,在相同的大?際?徹廡棖笙攏?褂?LED的成本將是CCFL的5倍,也因此現(xiàn)階段Sony、Samsung等業(yè)者雖然有推出實際量產的WLED背光型LCD TV,但都訴求在高價位、高級品。所以價格也是WLED背光難普及于高?際?τ玫囊淮笤?潁?淙輝謚行?際?撓τ靡燦邢嗤?募鄄釵侍猓??床蝗绱?際?愕孛饗?同樣的引申,WLED的用電效率不如CCFL,在小面積時也不是大問題,但背光面積加大后便讓問題凸顯,若應用的產品為Desktop PC Monitor或TV仍是可行,畢竟壁上的交流插座能充沛供電,但Laptop PC的電量有限,用電問題也就必須更加面對、克制。
此外我們也一直將一個問題暫略,如今在大?際?簿捅匭胩嘎郟?思詞?LED的混色及良率,Sony是對WLED進行高度嚴選才能成就WLED背光型LCD TV,此也必須提列到制程成本中,混色亦是WLED更本體性的問題考慮。
比較慶幸的是,WLED的亮度技術、發(fā)光效率等仍持續(xù)有幅度性成長、突破,如此相同面積內所用的WLED數(shù)目將逐漸減少,使散熱問題不致更加嚴重。
■結論
最后,我們可以歸納整理,WLED背光已相當適合用在中小?際??CD應用中,但對高?際?τ枚?勻雜行磯嗵粽健K淙揮行磯嗵粽劍??嫡呷曰峒詠艋??朔???蛭匏??oHS法規(guī)是一大壓力,除歐洲外其它國家也有類似的規(guī)范提案,或者是已經(jīng)定案,如日本的「The Promotion of procurement of Eco-friendly Goods and Services」或中國大陸的「電子信息產品生產污染防治管理辦法」,只是寬嚴性與實施腳步的差異。這些都迫使電子設計須盡速舍CCFL(氣態(tài)照明)就WLED(固態(tài)照明)。不過,WLED也并非是唯一的可行方案,業(yè)者也積極發(fā)展無汞型CCFL,或者是以「有機EL,亦稱OLED」技術所實現(xiàn)的平面光源(面型發(fā)光,光均度勝過點型WLED與線型CCFL),無汞型CCFL若在價格、設計上與過往的傳統(tǒng)CCFL高度兼容,或者OLED背光提前成熟等,都將擠壓現(xiàn)有使用WLED背光的價值。
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