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用于LCD背光的LED技术进步欧司朗光电半导体智能显示器公司 Francis Nguyen因其具有高亮度、长寿命、色彩均匀和节约空间等优点，LED在越来越多的应用中逐步取代了传统的冷阴极荧光灯（CCFL）。从小型的手机液晶显示器（LCD）到大型的70寸液晶电视面板，LED正迅速发展成为背光的首选技术。在历史上，LCD背光已使用了不同的光源，包括白炽灯、荧光灯和LED。OEM用来决定最适合自己应用的背光技术的选择标准包括成本、亮度、均匀度、效能、灯的使用寿命、坚固性、尺寸、集成度和近来越来越为人们所关注的环境因素。 LED多年来一直是小型LCD背光技术的首选，尤其是用于手机、掌上电脑、MP3播放器等对角线小于5英寸以下的手持设备。对于更大的屏幕尺寸，传统上,CCFL更加节约成本，并且一直为大多数大中型工业显示器提供背光。可是，由于日益提高的性能和现在高亮度LED（HBLED）的成本稳步下降等因素，它的亮度已经可以与用于大型显示器背光的CCFL媲美，因而向LED的转型正在进行中。HBLED的优势HBLED在背光应用中有众多超越CCFL的重要优势。HBLED能够提供比CCFL更高的亮度，并且，在正确地集成入系统时，LED背光的使用寿命更长。此外，HBLED可在更广的温度范围内高效工作，尤其是在低温下。在那些很难提供CCFL所需高压的应用中，LED则拥有独特的优势，因为它们可以在低直流电压下正常工作。HBLED的其他优点包括单位电能输入下光输出越来越高，以及优化色域的能力。最后，LED宽广的调光能力也是某些应用中的一个重要优势。随着高亮度HBLED的价格因用量增加而持续下降，许多专家预测，HBLED将最终达到CCFL的同等价格。这种成本均衡已促使OEM厂商选择HBLED来用于较大型的显示器，如GPS系统、便携式DVD播放器、笔记本电脑、台式机显示器以及在工业中使用的6.5-20.1英寸的LCD。LED也正在用于尺寸从32英寸一直到70英寸的大型平板LCD电视中。表1显示了LED同其他常用光源的对比。掌控均匀度当将多个LED用于为较大的LCD提供背光时，LED光源的发光必须分散在更大的范围，重要的是确保每种颜色的亮度和波长保持均匀以避免出现亮点和暗块。这点对于直接投影的LED背光单元（BLU）尤其关键，哪怕是很小的颜色差异都会降低显示屏的均匀度。为了更好地掌控均匀度，每个背光的各种颜色波长都必须严格匹配，绿色和蓝色为5nm，因为它们是两种最重要的颜色。LED制造过程中，可能会出现性能与技术数据表所给出的平均值略有出入的情况。基于这个原因，LED制造商根据光通量、颜色和正向电压（V1）来分装元件。亮度和颜色的精细分装可以用来获得较好的一致性。对于亮度来说，1/4分装以及每个灯管扩谱15%是亮度的标准。优化LED的使用寿命LED BLU的正确散热管理非常重要，因为随着驱动电流和结温的升高，LED的效率会迅速下降，从而降低亮度，缩短LED的寿命。更高的电流将引起结温升高，如果不能限制电流，结点将最终因高温而发生故障，这种现象有时被称为热逸散。因此，通常的做法是将LED安装在金属PCB上以将LED的热量快速传导出去。根据不同的整体设计，可能需要对LED的背板实施直接冷却（如使用冷却风扇）。在LED的使用过程中保持亮度和色彩的一致性也很重要。LED的三种主要颜色（红、绿和蓝）有不同的亮度衰减率。采用闭环控制系统来保持三种颜色的个体亮度，是在长时间和宽工作温度范围内实现最佳亮度和正确色彩平衡的最佳解决方案。一些商用三色光学传感器加上适当的控制电路就可实现这一功能。LED制造技术的进步 用于制造HBLED的半导体技术是决定最终产品整体性能的一个关键因素。常规的HBLED通常是用碳化硅、蓝宝石或其他材料的衬底制成。这些衬底吸收了LED产生的一些光子，会降低效率。迄今为止，HBLED通常采用两种主要技术制成：InGaN和AllnGaP（也称为InGaAIP）。通过这两种主要技术可以实现不同的颜色。施加1.8V-2.3V左右的正向电压，AlInGaP可发出从绿色（570nm）到血红色（632nm）的光线。InGaN用来发出从蓝色（460nm）到宝石绿色（528nm）的光线和基于荧光体的颜色，如白光（通常3250K或通常5600K）。InGaN具有较高的正向电压，大约在3.2V到3.8V，这主要取决于颜色。最近欧司朗光电半导体开发出一种制造LED的新方法，一种称为“薄膜”的工艺。在“薄膜”工艺中，LED晶圆采用与传统AlInGaP和InGaN晶圆同样的工艺制造，一个不同点就是在外延层下增加了牺牲层（图1）。 图1 传统HB LED与薄膜HB LED的组建比较晶圆被翻转并贴在一个支撑板上，它含有几个能够提供高反射镜面的元件。然后，通过剥离将最初的衬底去掉。不同