LED因其具有高亮度、長壽命、色彩均勻和節約空間等優點，在越來越多的應用中逐步取代了傳統的冷陰極熒光燈（CCFL）。從小型的手機液晶顯示器（LCD）到大型的70寸液晶電視面板，LED正迅速發展成為背光的首選技術。

　　在歷史上，LCD背光已使用了不同的光源，包括白熾燈、熒光燈和LED。OEM用來決定最適合自己應用的背光技術的選擇標準包括成本、亮度、均勻度、效能、燈的使用壽命、堅固性、尺寸、集成度和近來越來越為人們所關注的環境因素。

 　   LED多年來一直是小型LCD背光技術的首選，尤其是用于手機、掌上電腦、MP3播放器等對角線小于5英寸以下的手持設備。對于更大的屏幕尺寸，傳統上，CCFL更加節約成本，并且一直為大多數大中型工業顯示器提供背光。可是，由于日益提高的性能和現在高亮度LED（HB LED）的成本穩步下降等因素，它的亮度已經可以與用于大型顯示器背光的CCFL媲美，因而向LED的轉型正在進行中。

　　HB LED的優勢

　　HB LED在背光應用中有眾多超越CCFL的重要優勢。HB LED能夠提供比CCFL更高的亮度，并且，在正確地集成入系統時，LED背光的使用壽命更長。此外，HB LED可在更廣的溫度范圍內高效工作，尤其是在低溫下。在那些很難提供CCFL所需高壓的應用中，LED則擁有獨特的優勢，因為它們可以在低直流電壓下正常工作。HB LED的其他優點包括單位電能輸入下光輸出越來越高，以及優化色域的能力。最后，LED寬廣的調光能力也是某些應用中的一個重要優勢。

　　隨著高亮度HB LED的價格因用量增加而持續下降，許多專家預測，HB LED將最終達到CCFL的同等價格。這種成本均衡已促使OEM廠商選擇HB LED來用于較大型的顯示器，如GPS系統、便攜式DVD播放器、筆記本電腦、臺式機顯示器以及在工業中使用的6.5-20.1英寸的LCD。LED也正在用于尺寸從32英寸一直到70英寸的大型平板LCD電視中。表1顯示了LED同其他常用光源的對比。

　　掌控均勻度

　　當將多個LED用于為較大的LCD提供背光時，LED光源的發光必 須分散在更大的范圍，重要的是確保每種顏色的亮度和波長保持均勻以避免出現亮點和暗塊。這點對于直接投影的LED背光單元（BLU）尤其關鍵，哪怕是很小的顏色差異都會降低顯示屏的均勻度。為了更好地掌控均勻度，每個背光的各種顏色波長都必須嚴格匹配，綠色和藍色為5nm，因為它們是兩種最重要的顏色。

　　LED制造過程中，可能會出現性能與技術數據表所給出的平均值略有出入的情況。基于這個原因，LED制造商根據光通量、顏色和正向電壓（V1）來分裝元件。亮度和顏色的精細分裝可以用來獲得較好的一致性。對于亮度來說，1/4分裝以及每個燈管擴譜15%是亮度的標準。

　　LED因其具有高亮度、長壽命、色彩均勻和節約空間等優點，在越來越多的應用中逐步取代了傳統的冷陰極熒光燈（CCFL）。從小型的手機液晶顯示器（LCD）到大型的70寸液晶電視面板，LED正迅速發展成為背光的首選技術。

　　在歷史上，LCD背光已使用了不同的光源，包括白熾燈、熒光燈和LED。OEM用來決定最適合自己應用的背光技術的選擇標準包括成本、亮度、均勻度、效能、燈的使用壽命、堅固性、尺寸、集成度和近來越來越為人們所關注的環境因素。

 　   LED多年來一直是小型LCD背光技術的首選，尤其是用于手機、掌上電腦、MP3播放器等對角線小于5英寸以下的手持設備。對于更大的屏幕尺寸，傳統上，CCFL更加節約成本，并且一直為大多數大中型工業顯示器提供背光。可是，由于日益提高的性能和現在高亮度LED（HB LED）的成本穩步下降等因素，它的亮度已經可以與用于大型顯示器背光的CCFL媲美，因而向LED的轉型正在進行中。

　　HB LED的優勢

　　HB LED在背光應用中有眾多超越CCFL的重要優勢。HB LED能夠提供比CCFL更高的亮度，并且，在正確地集成入系統時，LED背光的使用壽命更長。此外，HB LED可在更廣的溫度范圍內高效工作，尤其是在低溫下。在那些很難提供CCFL所需高壓的應用中，LED則擁有獨特的優勢，因為它們可以在低直流電壓下正常工作。HB LED的其他優點包括單位電能輸入下光輸出越來越高，以及優化色域的能力。最后，LED寬廣的調光能力也是某些應用中的一個重要優勢。

　　隨著高亮度HB LED的價格因用量增加而持續下降，許多專家預測，HB LED將最終達到CCFL的同等價格。這種成本均衡已促使OEM廠商選擇HB LED來用于較大型的顯示器，如GPS系統、便攜式DVD播放器、筆記本電腦、臺式機顯示器以及在工業中使用的6.5-20.1英寸的LCD。LED也正在用于尺寸從32英寸一直到70英寸的大型平板LCD電視中。表1顯示了LED同其他常用光源的對比。

　　掌控均勻度

　　當將多個LED用于為較大的LCD提供背光時，LED光源的發光必 須分散在更大的范圍，重要的是確保每種顏色的亮度和波長保持均勻以避免出現亮點和暗塊。這點對于直接投影的LED背光單元（BLU）尤其關鍵，哪怕是很小的顏色差異都會降低顯示屏的均勻度。為了更好地掌控均勻度，每個背光的各種顏色波長都必須嚴格匹配，綠色和藍色為5nm，因為它們是兩種最重要的顏色。

　　LED制造過程中，可能會出現性能與技術數據表所給出的平均值略有出入的情況。基于這個原因，LED制造商根據光通量、顏色和正向電壓（V1）來分裝元件。亮度和顏色的精細分裝可以用來獲得較好的一致性。對于亮度來說，1/4分裝以及每個燈管擴譜15%是亮度的標準。

　　優化LED的使用壽命

　　LED BLU的正確散熱管理非常重要，因為隨著驅動電流和結溫的升高，LED的效率會迅速下降，從而降低亮度，縮短LED的壽命。更高的電流將引起結溫升高，如果不能限制電流，結點將最終因高溫而發生故障，這種現象有時被稱為熱逸散。因此，通常的做法是將LED安裝在金屬PCB上以將LED的熱量快速傳導出去。根據不同的整體設計，可能需要對LED的背板實施直接冷卻（如使用冷卻風扇）。

　　在LED的使用過程中保持亮度和色彩的一致性也很重要。LED的三種主要顏色（紅、綠和藍）有不同的亮度衰減率。采用閉環控制系統來保持三種顏色的個體亮度，是在長時間和寬工作溫度范圍內實現最佳亮度和正確色彩平衡的最佳解決方案。一些商用三色光學傳感器加上適當的控制電路就可實現這一功能。

　　LED制造技術的進步

  　  用于制造HB LED的半導體技術是決定最終產品整體性能的一個關鍵因素。常規的HB LED通常是用碳化硅、藍寶石或其他材料的襯底制成。這些襯底吸收了LED產生的一些光子，會降低效率。
   
　　迄今為止，HB LED通常采用兩種主要技術制成：InGaN和AllnGaP（也稱為InGaAIP）。通過這兩種主要技術可以實現不同的顏色。施加1.8V-2.3V左右的正向電壓，AlInGaP可發出從綠色（570nm）到血紅色（632nm）的光線。InGaN用來發出從藍色（460nm）到寶石綠色（528nm）的光線和基于熒光體的顏色，如白光（通常3250K或通常5600K）。InGaN具有較高的正向電壓，大約在3.2V到3.8V，這主要取決于顏色。

　　晶圓被翻轉并貼在一個支撐板上，它含有幾個能夠提供高反射鏡面的元件。然后，通過剝離將最初的襯底去掉。不同剝離技術的運用，要視襯底為AlInGaP還是InGaN材料而定。化合物晶圓采用傳統的金屬化工藝進行表面處理，然后被切成單個LED晶片并進行封裝。由此產生的晶粒有一個發光層，不會出現側面發光，將效率提升到新的水平。

　　使用光導材料

　　當空間有限時，可以將三色LED和光導材料融入設計，以適應空間的限制，并且將BLU的厚度保持在最低限度。一個解決方案是歐司朗光電半導體的6引線MULTILED（圖1），其中包含紅色（R,625nm）、寶石綠（G,528nm）和藍色（B,458nm）三個薄膜晶片。緊密放置在同一封裝內的3個晶片提供了最佳的顏色混合，而不需要在光導材料中設置一個較大的混合區，LED可提供高光學效率并且延長使用壽（>50000小時）。6引線封裝可讓每種顏色的每個陰極和陽極與鄰近的LED進行電氣串連，簡化了驅動電路。所需的白平衡點可通過調節每種顏色的各自驅動電流得以實現。 

圖1：6引線Multi LED(左)用作19英寸TFT LCD背光

   　 通過選擇適當數量的LED，尺寸達到24寸的顯示器可使用側射光導提供背光。在圖2所示的19英寸顯示器中，154個6引線MULTILED單元取代了兩個CCFL，安裝在2個絕緣金屬襯底（IMS）PCB上。在這個實例中，原來的外殼、光導和光學膜保留下來，無需重新設計。

　　LCD電視的直接LED背光

 　   對于LCD電視來說，直接LED背光是首選，因為它可以提供高達80%的更高系統效率。一個直接背光的解決方案是將采用“薄膜”技術的GoldenDRAGONARGUSLED與一個專為背光設計的透鏡結合在一起。這種LED的寬輻射特性展示了三基色在大范圍內均勻重疊的優勢，在最小厚度內實現均勻的顏色混合。

　　設計一個完整的背光單元，由Golden DRAGON ARGUSLED組成的RGB Quad LED可以有系統地排列成為一個矩陣。測試結構時，對于間距達到85mm的QuadLED，BLU的典型高度可實現35~45mm。

        為了解決與二級（中級）LCD電視有關的成本問題，一個可能的解決方案是使用多熒光體轉換的白光LED，以產生超過95%NTSC的色域（美國全國電視督導委員會設立的顏色標準），優于大多數CCFL。使用更少的LED可節約成本（與紅、綠、藍的混合色[RGB]相比），只需單一驅動通道。優質一級電視如SONY70XBR將仍使用RGB，色域大于105%NTSC，但更高的質量需要更高的價格（請參見圖2）。

 
圖2 優質一級電視如SONY70XBR將仍使用RGB，色域大于10590NTSC

　　向更大LCD的可擴展性

  　  在HB LED繼續向較大尺寸LCD發展的同時，LED亮度和效率的不斷提高將會減少其用量，從而降低提供大尺寸LCD背光的能耗要求，使HB LED在較大尺寸的應用中成為更可行的選擇。目前，CCFL仍然是某些背光需求的一個更具成本效益的解決方案，尤其是在工業應用方面，尚不需要LED的優勢。然而，隨著HB LED性能的不斷提高和價格的持續下跌，在HB LEDBLU的設計中，成本將變得不再是一個障礙，甚至在工業應用中亦會如此。

　　LED背光大屏幕LCD的其他優點

  　  運動模糊減少，對比度增強-LED的快速開關速度將增強液晶顯示器的性能，因為可通過“主動驅動”來提高亮度的動態范圍和對比度，并減少當視頻信息超過液晶的開關速度時遇到的“運動模糊”。這是通過相對于圖像信息來調節LED的亮度實現的，這一點是CCFL很難實現的，因為CCFL開關時間較慢，而且亮度調節范圍也有限。
   
  　  可以預見，在不遠的將來，會出現更快的LCD，它可使用三基色依次逐個開啟的順序色彩模式。這樣一來，將不再需要在TFT彩色LCD的成本構成中占較大比重的彩色濾光片，并可使LEDBLU的系統成本低于配備CCFL顯示屏的背光成本。

　　結 語

  　  HB LED技術已經達到了較大尺寸LCD所需的背光亮度和效率的水平，同時廣泛的色域、亮度均勻度、更長的使用壽命和耐用性也非常重要。HB LED亮度的不斷提高將會減少BLU所需LED的數量，減少必要的能耗，同時增加LCD的整體亮度。隨著HB LED向大用量應用領域，如普通照明產品和用到大中尺寸LCD的消費品等的市場滲透，它的成本也會持續下降。所有的跡象都表明，越來越多的LED將替代CCFL在較大尺寸LCD背光中的應用。