| 电视机用大尺寸LED背光组件的动态控制与功率测试评价初探 | |
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一、 前言 随着LED的发光效率、技术参数的一致性、稳定性的逐步提高，在背光组件的应用上也从中小尺寸向电视机用大尺寸推进。由于诱发白光LED的亮度、由R、G、B合成白光的亮度和色度的可调性，为了节能和提高图像对比度，近年来控制亮度或色度的背光组件也逐渐兴起。因控制技术难易程度不同，控制电路和控制软件的开发和制造成本不同，所以，背光组件亮度或色度的控制方式也不一样。以下就背光组件的各种亮度或色度控制方式、各种控制方式的主要优劣点以及功耗和节能水平的评价方法予以说明。 二、 背光组件的控制方式 随着背光组件光源的更新，如LED新光源的引入，平板显示背光组件的光源已不是单一的CCFL光源；光源亮度、色度控制方式也多样化，如CCFL的整屏亮度PWM控制， CCFL的每只灯管亮度PWM控制；LED背光组件的整屏亮度PWM控制，LED背光组件的横向分区域亮度PWM控制，LED背光组件的纵向分区域亮度PWM控制，LED背光组件的全屏分区域亮度PWM控制，LED背光组件的R/G/B分区域亮度控制，LED背光组件的R/G/B分区域亮度和色度综合控制等等。 因为现在市场销售的显示器和电视机的背光组件大多数仍为CCFL灯管，而CCFL亮度可调的局限性受到一定的限制，所以，现有显示器和电视机的亮度控制，均采用改变液晶偏转角度，即改变液晶对背光组件的遮光度的办法，无论亮度大小，而背光组件的亮度始终为100%。这样不仅浪费了电能，由于液晶的遮光度不理想，所以，液晶显示器和电视机的对比度较低。为了节约能源和提高对比度，人们采用了多种办法对背光组件的亮度进行调节或控制，现归纳如下。 1、遥控器调节背光组件的亮度。通过遥控器对背光组件的电压（或电流）进行PWM调制，从而对背光组件的亮度进行调节。此办法容易实现。 2、环境光亮度自动调节。通过亮度检测系统对环境亮度进行检测，其结果对背光组件的电压（或电流）进行PWM调制。在环境亮度高时，背光组件的亮度也高；在环境亮度低时，背光组件的亮度也低。此办法容易实现。 3、全屏亮度动态控制。 4、分区域亮度动态控制。 5、分区域亮度/色度动态控制。 三、功耗及节能水平评价的探讨 各种控制方式均有节能效果，但其节能效率是不同的。对于液晶显示的背光组件的功率测试，采用什麽样的标准图样（以下简称“功率测试图”），更能科学客观地反映和评价占电视机整机的功率消耗90%以上的背光组件的亮度或色度控制技术水平，是目前值得研究和商榷的课题。 以前国际和国内的标准中，均采用黑白方格图、黑白灰度渐变图和彩条图作为功率测试图进行功耗测试。但新的光源和新的光源亮度、色度控制方式出现后，经这些功率测试图已经不能真实、准确、科学地反应背光组件、显示器及电视机整机（以下简称“背光组件等”）的功率的实际状况。 从图1黑白方格测试图分析，如果背光组件等是无动态控制、整屏动态控制时，其功率消耗为100%；当为分区域亮度/色度控制时，因为背光组件的分区域大小一般不会和黑白方格测试图恰好吻合，只要横向或纵向相差一个像素，背光组件等的功率消耗就为100%，所以，用黑白方格测试图来作为目前的各种背光组件等功率测试的信号源，已不能反映各种背光组件节能的实际状况，即不能作为背光组件等的功率测试图。同理，以前采用的如图2所示的黑白灰度渐变图和图3彩条图也不能作为背光组件等的功率测试图。
按照以上信号，在不同的亮度或色度控制方式下，其反应的功耗值难以区分该控制方式的节电率，即不能真实的反应和评价不同控制方式的节能状况。见表1，
帝光公司长期从事背光组件的研发与制造，特别是2004年开始，逐步开发LED背光组件，2006年开始对显示器用和电视机用大尺寸LED背光组件进行开发。对于背光组件、显示器及电视机整机功率测试信号进行了多年探讨。认为采用以下信号源（或根据LED背光组件的控制方式，采用其中一部分），作为对背光组件、显示器及电视机整机功率测试的信号，其对应所测功率进行简单的计算后，便可用计算值衡量背光组件、显示器及电视机整机的节能水平。下面按以下信号图予以说明。
由以上各信号源所测得的相对应的功率消耗，经以下公式简单的计算，便可得到功耗的平均值PTYP。
PTYP 能够真实地反映背光组件、显示器及电视机整机的节能水平。经我们多年的实践证明，这种方法适用于现在使用地各种光源（CCFL,LED等）和亮度、色度各种控制方法（无动态控制、全屏控制、分区域控制等）。设定全白信号的功耗为100%时，以上各种信号源和控制方式组合下，功耗统计分析量见表2。
可见，经测试和计算，相同等级的控制方式所得到的平均值是相同的，而不同等级的控制方式所得到的平均值是不同的。这样就可区别控制方式的节电点等级。从而达到判定LED背光组件、LCD组件和液晶电视节电水平目的. 苏遵惠 深圳帝光电子有限公司技术总监，教授级高级工程师。1945年9月生。1970年毕业于武汉邮电学院无线电通信与广播专业。 1979年承担并完成原邮电部科技项目《24路集成电路脉冲偏码通信设备》，获国家科技大会奖；1980主笔撰写了《24路集成电路脉冲偏码通信设备》一书，由人民邮电出版社出版。 2005年帝光公司与创维承担的《2006年粤港关键领域重点突破项目－新型高效TFT-LCD半导体发光背光源产业化技术》（已通过验收合格）、帝光公司与海信承担的2006年《国家863高科技项目——低成本动态LED光源系统开发》、2007年帝光公司与海信承担的《工业与信息产业部发展基金课题——电视用TFT-LCD大尺寸LED背光源研发及产业化》、2008年10月帝光公司与世纪晶格承担的“广东省发展平板显示产业财政扶持资金科技项目” 《液晶电视集成制造技术新型背光源—— 超薄智能节能环保型TFT_LCD用LED背光源和LED dirvier IC的研发及产业化》、2008年《国家863高科技项目——半导体照明柔性集成技术研究》，均为主要研究人员。负责背光源部分的总体设计及LED动态背光技术研发。 苏遵惠还与宋恒毅总经理合作，申报国内外专利60余项，授权32项。其中发明专利授权9项。 苏遵惠现为 “全国平板显示产业联盟”专家组成员，“全国LED照明产业联盟” 专家组成员，“海峡两岸信息产业技术标准论坛”成员，中国标准化协会个人会员等。 2008年加入国家平板显示技术标准工作组，苏遵惠承担了“液晶显示用背光组件”《 第1部分：总规范》和《第3-2部分：显示器用LED背光组件空白详细规范》的起草人； | |
