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摘要：液晶电视目前占据了大众家庭客厅娱乐中心的位置，是老百姓必备的家电产品之一。从原来的传统电视节目到互联网的兴起和传播，内容越来越丰富，液晶电视拓展到在看电视台节目的同时，还可以视频点播、在线购物、网络教育、即时视频等活动。消费的需求同时推动着液晶电视产业向着大尺寸、高清、卓越画质、节能方向发展。鉴于此，本文对直下式液晶电视背光源控制技术进行分析，以供参考。
关键词：LED；拓补电路；区域调光
引言
作为消费类电子最主要的产品之一液晶电视，技术上在不断的突破，8K超高清的视频节目将在2020奥运会上正式播出。作为画质影响关键因素之一的背光源控制技术，也在不断的深入研究，最终是呈现更好的画质给广大用户并且符合节能环保的指标，符合着人们对美好生活的要求。
1直下式和侧入式LED背光源发光原理概述
直下式背光源是将LED颗粒呈阵列式布置在液晶面板的下部，通过LED颗粒下布置的反射片的反射和扩散板将点光源变成面光源，照射到液晶面板上。由于直下式是把LED颗粒均匀地布置在液晶面板的后方（图1左），这样背光源的光亮度和均匀性就很容易得到控制。
侧入式背光源是把LED颗粒布置在液晶电视屏的侧面，一般布置在左右或上下两侧，也可以布设在一侧，通过导光板的导光和反射片的反射将光从导光板的两侧输送到发光面上，由于导光板下表面上设计了很多网点，两侧入光侧的网点较稀疏，中间部位较密，网点具有反射光的作用，这样确保了两侧入光处的较强的光线得到削弱，而屏幕的中间部位得到加强，这个画面的光线就能够均匀的显示。
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2电路拓补结构
2.1Boost（升压）+LDO恒流
1）环路及恒流原理：拓扑为BOOST结构，如图2所示，在一个工作周期内，当SOUT1输出高电平时，功率MOSQ5导通，VIN通过升压电感L1和Q5，L1进入储能过程，此时续流二极管D1截止，LED由滤波电容C1供电；当SOUT1输出低电平时，Q5截止，这时在L1两端产生一个反向电动势VL，VL与VIN叠加并通过D1给LED供电并对C1充电。
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2）LED1～LED4代表4根LED灯串，由前文可知同一个晶元上出来的LED，如果不经过筛选，LED在额定电流下的正向电压降是不一样的（具体会在3．0V～3．6V之间）。这里先假设这4个灯串的灯珠没有经过筛选，LED1～LED4在额定电流300mA下的电压分别是95V、98V、101V、103V，Boost变换器的输入电压为24V，那么Boost升压之后的电压就是最高的LED4灯串的电压103V（不考虑LDO恒流电路的压降），为使LED灯串的电流恒定在300mA，LDO1～LDO3就要分别承受8V、5V、2V的电压，损耗在LDO1～LDO3的功率分别是2．4W、1．5W、0．6W。可见，如果使用不经过筛选的LED，这种升压+LDO恒流的驱动器很容易出现过压损坏的情况。
2.2分析和比较
在设计得当的情况下，Boost与BuckLED驱动控制器都能够满足目前绝大多数的LED背光源的技术要求，且成本都可以控制得相差不大；但如果做多通道（两通道以上）的LED恒流时，Buck驱动控制器有个明显的优势：对通道间的LED电压没有严格要求，而Boost驱动控制器则必须制在一定范围内，如LED电流为300mA时，通道电压差就不能超过3．3V，否则恒流MOS可能因为损耗过大而过热损坏。所以，使用Buck控制器可以减少挑选LED灯珠的成本。
3背光源设计研究
3.1膜材的选择
膜材的选择会在很大程度上决定着发光二极管的背光性能。因此，为了可以使LED的光学特性能够最大限度地被利用，在展开设计工作的过程中，要注意对膜材进行合理选择。本次LED背光源膜材设计选用了1层导光板、1层扩散膜、2层棱镜膜以及1层反射式增亮膜。对于导光板来说，主要是将LED点光源通过导光板的雾化作用变成面光源，并使其均匀化。对于扩散膜来说，其可以让光线产生散射，从而使得光路分布更加均匀。对于棱镜膜来说，其也被称为增亮片，主要是利用折射以及全反射原理来实现将发散的光线集中于同一个方向，然后将其射出，这样可以使一定范围内的亮度得到有效提升。
3.2背光源光学设计与背光源热学设计
（1）背光源光学设计（如图3）
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图3
在几何理论当中，光线在传播过程中遵循着三个基本定律，即光的直线传播定律、光的独立传播定律以及光的反射和折射定律。因此，可以得知，在光线传播过程中会涉及到多方面因素的影响，吸收以及散射等理论也在光线传播中有较为明显的体现。在进行背光源光学设计的过程中，应该注意建立起一个接近真实的环境设计平台，这样可以省去很多重复的光线传播过程，同时也在很大程度上缩短了光板的设计周期。
（2）背光源热学设计
由于LED属于光电器件，其在运行过程中势必会产生相应的热量，大概有75%~85%左右的电能都会转化为热能，从而使得LED的温度持续升高。因此，在进行背光源热学设计的时候，应该注意将热量如何及时导出当做设计要点，如果热量没有被及时导出很可能会导致二极管的表面温度过高，从而影响LED的寿命，同时也会直接影响到其发光效率以及稳定性。此外，当LED的温度过高时，会导致液晶显示画面变形的情况出现，从而影响了产品的使用。在热学设计的过程中，应该注意将热对流以及热辐射作为主要传热方式。
3.2高效增亮膜片设计
由于侧入式背光将光源布设在侧面，LED的数量相对于直下式大大减少，虽然可以降低了成本和节约了能耗，但是画面的亮度就有所下降，目前较为有效的解决方案就是提高单颗LED的亮度和使用高效增亮膜片，但是目前一颗高效能的LED价格是普通LED颗粒的3-4倍价格，而且发热量也会高出许多。相对于提高LED亮度，采用光学增亮膜片就来的简单直接，目前市场上使用较广的是美国3M公司生产的DBEF增亮膜片，该光学膜是在聚酯表面加上一层精密的丙烯树脂棱镜结构，它把背光发出的光进行多次反射、折射再利用，从而将光尽可能的集中到正面并顺利发射出去，使用两片棱镜方向正交的DBEF，可以使亮度提高40%以上，而DBEF本身的厚度在0.4mm左右，只是一般光学膜片的2倍，所以增加亮度的同时背光的厚度几乎不增加
3.3背光部件的装配工艺要求
侧入式背光的结构要求导光板和LED颗粒间隙在2mm之内，否则容易出现亮边或亮线，同时也影响画面的亮度和均一度。LED颗粒和导光板边缘的网点也要对应，一旦错位容易发生不均匀亮斑。侧入式背光的导光板的组装过程对车间的洁净度要求也较高，因为导光板下表面是经过加工的，一旦有灰尘进入容易发生划伤和表面污染，影响画面效果。
结束语
液晶电视显示屏主要由三大部分构成，分别为背光源，信号驱动控制板，液晶面板，其中液晶面板本身不能发光，背光源为其提供了发光源，背光源的发光效果直接关系到液晶电视的视觉效果，目前市面上的LED液晶电视背光源结构形式主要有两种：直下式背光源和侧入式背光源，使用的都是白色LED。
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