中功率配合光学设计LED背光源极佳解决方案

编者按：发光二极管用作LCD面板背光源技术现阶段非常热门，要使用什么样的LED模块、光学架构如何设计，怎么样能让发光效率高、颗数少、但又不能够太厚，这些条件成为技术设计上必须trade off的考量点。

本期CTO技术观即针对上述这些问题，专访巨虹电子光电事业群副总经理谢启堂，他认为在设计上，必须达到最佳混色贴片电感效果的首要条件，这就要用光学设计技术来克服；现在一般使用高功率（high power）和低功率（low power）的LED，各有一些缺点，但若使用中功率（middle power）LED配合镜片设计，不失为折衷方案，以下会详细说明。另外，他也认为因为价格还太高，大尺寸LCD TV 采用LED背光源时代不会那么快来临，大家可能太乐观了。

价格太高LED背光源大成长再等2年

LED的亮度持续增加，每23年就有倍数增加的态势，促成了LED现今作为多种发光源的趋势，象是灯具、户外大型广告灯箱、或者本篇谈的LCD显示器背光源等等。

以发光效率而言，LED较现阶段所使用的冷阴极管（CCFL&qu电感生产厂家ot; target="_blank">CCFL）为低，而且大尺寸LCD面板事实上面临PDP等其它平面显示器的竞争；并且CCFL也不是完全没有未来，欧盟虽然决议依环保考量给予较严格的限制，但汞含量低于5mg还是可以输入。因此，LED作为背光源，其实并没有像市场炒的那么乐观。

其中最主要的问题还是在价格，以近半年来说，应用在LCD TV背光源的RGBLED，价格都没有什么动，主要是需求量电感器价格还未起来。依据与日韩主要LCD TV大厂接触的经验，日韩电视大厂多半希望年底可以有接近量产规格的LED背光电视，这显示LED背光是未来TV主流的格局确立，但市场成形需要一段时间，并且量逐渐起来才能使成本下降，进一步带动市场；一般估计，真正LED背光TV市场大成长的启动力量，应该要到2年以后。

multiple chip提高发光效率

LED的发光效率较差，例如CCFL灯管发光效共模电感器率约在60100lm/W，白光LED的发光效率，若是Luminade 1W可以驱动40lm/W的发光效率，3W则可以驱动65lm/W的发光效率，可以看出目前白光LED发光效率仍较CCFL逊色。

不过这也可以用改变芯片架构的方式来改善，例如Citizen就用multiple chip的设计，使得1.2W可以／输出84 lm，而且在不同的封装方式下，3W甚至可以驱动210lm/W的发光效率。这样技术未来也可望使用于R、G、B架构中。

Multiple chip是什么样的技术架构呢？主要是将原本的芯片割成小块，每颗给予较小的功率，使得个别消耗功率较低、产生热量较小，并且发光效率可以有效提高。Citizen的设计是切割成大约8颗0.2mm×0.2mm的小芯片，并且使用中间4颗，外面4个角包围4颗的方式排列，再封装起来成一个LED模块。

白光LED的发光效率都较CCFL为低了，R、G、B LED的平均发光效率又较白光低一些，因此提高发光效率也成为研发的方向。

散热问题可解混色技术待突破

除了发光效率不高以外，散热也是另外一个待突破的问题，不过这应该不是太严重的问题，以现有现成的散热技术就可以解决，只是会有热源处温度高、外围温度低的热度分布不塑封电感均的问题，若采用 导热管（Loop Heat Pipe）散热技术，则可以均匀分布导热。不过若使用于大尺寸TV，LHP使用量也会随著倍增，价格太高则是届时需要面对的另一个问题。

至于混色则是较困难的技术障碍，必须将光学做得很好。因为基本上，LED背光板的设计，不会希望使用太多颗数，但若使用较少光源，照出来的亮度又会不均匀，这时就要用光学技术来混光，让光可以张得开，均匀涵盖在更大的照射面积。

混光的方式也有多种，有些设计是在光源处就先用一些方法先混光，但这样做会浪费能量，不如让光直接射出，然后再用光学方式做混光处理。

另外值得一提的是，这里谈的LED背光都是采用直下光源（direct type）技术，而不是侧光技术，主要是侧光要利用导光板将点光源转变成面光源，能量耗损较大，不适合应用到很大尺寸的TV面板，而且使用侧光其实技术能力并不高；但使用直下光源既能够发挥LED亮度高的特性，并且输出辉度才足够符合大尺寸LCD TV之需求。

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