节能LCD电视的LED背光区域调光

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       现在CRT(阴级射线管)电视逐渐被LCD电视取代,同时,家庭购买数量也在稳步增长,如今美国平均每个家庭拥有2.4台LCD电视,远大于1990年每个家庭拥有1台CRT电视的平均数。 虽然每台LCD电视的耗电量在逐年下降,其普及率的提高却逐年增加每个家庭的电视耗电总量,在家用电器中,LCD电视已成为紧随电冰箱之后的主要耗电电器。

  因此,一系列的LCD电视节能标准应运而生,其中最严格的当数将于2012年5月1日起生效的EPA能源之星5.0标准,尤其针对50寸以上的超大屏幕LCD电视,强制规定了108瓦的使用模式的能耗上限。 能源之星节能标准也第一次规范了电视的绝对能耗额,有别于以往的与屏幕尺寸对应的相对标准。

 

图1:64通道全集成LED区域背光驱动晶片

  在过去的10年来,我们目睹了LCD电视的信号处理通路的发展历程:多种功能模块逐步集成为单晶片,在迅速降低成本的同时,能耗也随之逐步下降。 类似的发展与革新也在近年来发生在LCD电视的电源通路上,其中最主要的当数LCD电视中最大能耗的单元功能,即超过LCD电视总能耗60%以上的LCD背光。

  正如笔记型电脑的背光在过去2年内基本上完成了从CCFL(冷阴极萤光灯)至LED背光的转换,LCD电视背光的转换会在近年内完成。 其主要节能功效源自于LED高于CCFL的光电转换效率,并随着LED发光材料技术的快速发展,其节能效果会越来越显??着。

  最直接了当的LCD电视的LED背光方法是沿用笔记型电脑的LED背光方案,将多颗LED排成一列,安放在LCD显示屏的上下两侧。 这样一来,在LCD电视上可以继续保留笔记型电脑LED背光的成本低廉、体积纤薄的优点,并在相当程度上保留并简单延伸其已有的生产线及工艺,尤其是对中小屏LCD电视,不失为有效方案。 为了进一步降低成本,甚至仅下边单侧的LED背光方案在小屏幕LCD电视中也曾采用。

 

图2:侧下式及直下式的区域调光

  这种侧下式(Edgelit)的LED背光电视走入市场后,因其纤薄的流行风格,广受市场的青睐,进一步提高了LED背光的LCD电视的市场地位,迎合了对价格较敏感的客户群需求。 同时,从技术角度上,科技人员利用LED快速的光电转化速度,发明了区域调光(Local Dimming)技术,与侧下式或直下式(Directlit)的LED背光结构相结合,将整屏图像分为1维或2维的区域,并根据每一个区域内显示图像的内容动态地调整区域LED背光亮度,大大地提高了图像对比度和色彩饱和度,在进一步降低LCD电视能耗的同时,将LCD电视的图像质量提高到远优于CCFL电视及PDP(等离子)电视的水准,迎合了对图像品质较敏感的客户群需求。

  iWatt是LED区域背光领域的技术领先企业,凭借其多年来在数位电源领域的成功经验,以及在LED照明及智慧电源市场的领导者地位, 将其数位电源控制技术推广至LCD电视的LED背光应用。 iWatt独创的自适应智慧专利技术可以自动检测并补偿由于LED压降(VF)不匹配因素,使众多通道LED共享同一电源成为可能,并结合其数位电源的强大功能,解决了众所周知的高压开关及整流电阻的集成热损耗问题。 在2010年推出了世界上第1颗64通道全集成LED驱动晶片,取代了传统上需要用4颗16通道晶片,32颗双封装高压开关管,及64个电流检测电阻来实现的全部功能,将关键器件总管脚数目从原来的576管脚降至仅需的88管脚(如图1),同时,其强大的SPI可编程能力,使该晶片同样适用于侧下式及直下式的区域调光(如图2),在提供高品质低成本LED背光的同时,进一步降低LCD电视的能耗,为客户提供了成本最低、体积最小的LED背光方案。

  如果2012年全世界预计销售的1.7亿台LED背光的LCD电视均采用侧下式或直下式区域调光,将节省30兆瓦的电量,足以供应美国纽约市所有家庭10个月的总用电量。
 

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