光源采用双芯片白光LED,灯条分布在背光源的四周。为了达到更好的电流均一性,灯条采用串并混联,实行两并多串。为了取得更好的散热效果,LED灯条采用铝基板加工制作。整个系统输入电压为24V,此电压由外部电源转换器提供。
3.2 驱动控制电路设计
驱动芯片是三路峰值电流模式PWM控制器,通过闭环控制输出电流提供高精度LED电流。该芯片包含三个峰值电流模式控制器,给IC提供反馈,以确保更高效率和更高精度。芯片上的栅极驱动器进行了优化,用来驱动0.25A源电流或O.5A沉电流的逻辑电平FET,每个输出电流可通过线性或PWM调光方法进行单独调光。
该芯片的闭环系统能动态调节它的输出电压,以适应LED电流的线路和负载调整。单一封装内集成的三路驱动器保证了每串间有更好的电流匹配,同时降低了整个系统的芯片数量。具有40V线性稳压器,提供5V电源给lC供电,三个转换器的开关频率由内部振荡器控制,三路有1200的相位差,以降低输入电流波纹。高压驱动,电流匹配度良好。LED串间电流精度为4-2%,支持线性和PWM调光。
图3 PW_M_波形图
3.3 散热设计
由于LED的光效较低,工作时会产生大量的热量,如果不解决散热问题,会导致LED发光亮度的衰减和使用寿命的缩短。为了抑制LED产生的热量影响背光模组的辉度和色度,就要对LED进行散热设计。
为了达到更好的散热效果,将LED阵列焊接在铝基板上(MCPCB),铝基板比普通的PCB(FR4材质的PCB)散热效果要好很多倍。在铝基板下面,设计了长条形的散热块。在散热块和灯条之间贴敷导热双面胶,并用螺钉固定铝基板和散热块。在背光源的四周热量聚积地带,贴敷带保护膜的导热片。为了降低热阻,在LED焊盘上加导热过孔。这样,减少了PCB板垂直于热流方向的截面积,从而减少了顶层和底层之间的热阻而加强了LED灯热量的传导。最后,依靠电视机壳里的空气对流将热量散掉。
4 测试结果
本文所设计的液晶电视用超薄LED背光源为侧光式结构,光源采用白光LED。图4所示为组装后的LED背光源,厚度为9.9mm。利用BM一7进行九点测试,中心辉度为5,500nit,亮度均齐性为82%,色彩还原性达到95%@CIE 1976。背光源整体功率为150W,其中LED功耗为135W,驱动电路效率达90%。背光系统的驱动电路属于高压驱动,电路简单,电流一致性良好。
图4 组装后的背光源
5 结论
本文设计了一款大尺寸超薄液晶电视用LED背光源,中心亮度达到5,500nit,整体背光源功率为150W,亮度均齐度为82%。整机厚度为9.9mm,达到业内领先水平。本文设计的背光源已通过信赖性测试,为量产打下了基础。