液晶電視由于其市場增長速度很快,而且背光系統的成本很高,所以將會成為LED背光的一個重點市場。目前LCD TV的背光系統主要是采用CCFL。然而,由于CCFL含汞,歐盟規定從2006年7月1日開始,要對采用CCFL背光的LCD電視機每臺增收10美元的廢舊電子產品的回收費。根據Insight Media的預測,到2010年,采用LED背光的LCD TV就將在數量上超過采用CCFL的系統。在液晶電視中,采用LED作為背光可以有三種方法:
1、白光LED代替CCFL作為背光
因為通常的白光背光LED是由藍光LED和黃光熒光粉合成,其光譜離純白光相去甚遠。所以,這種白色LED作為背光只能得到80%NTSC色域,為了得到非常接近天然白光光譜的LED背光,就必須采用紅綠藍三種顏色的LED來合成白光。
2、RGB LED混合成白光后作為背光
要構成白光,所需要的綠光的亮度要最亮,其次是紅光,藍光只要很少就可以了,這也是為什幺通常需要兩顆綠光LED的原因。紅綠藍LED通常采用磷化鋁銦鎵AlInGaP(紅色)和氮化鎵銦InGaN (綠色或蘭色)技術。通常都是在碳化硅(SiC)基底上生成。其中紅色的波長為626nm,綠色為525nm,藍色為450nm。
早期的藍色LED的發光效率很低,以后采用氮化鎵可以提高一倍,再以后采用氮化鎵銦又可以提高一倍。這樣藍光LED的發光效率就解決了。采用RGB LED以后,其光譜分布要比CCFL好很多,和彩色濾光片的光譜更加匹配。
在液晶電視機中,最理想采用RGB三色LED來作為背光。這是因為采用紅、綠、藍三色LED來構成白光,則其色域有可能超過100%的NTSC色域。不過在采用紅藍綠三色LED作為背光,其散熱將成為一個嚴重的問題,如何安排RGB LED的位置以及通風孔的位置就是一個十分重要的問題。
為了產生彩色就需要RGB三種LED,如果每個燈的亮度可以控制到4096級,就有可能實現687億種顏色。通常把同一種顏色的LED串聯起來,以得到相同的電流。由于LED的發光通常會受到其本身溫度的影響,而且溫度還會改變其顏色,所以在高質量的液晶屏中還需要采用彩色傳感器和溫度傳感器,以便隨時監測LED的顏色和溫度,然后再用PWM來控制各種的發光。
用于LCD TV的背光LED要求有較大的功率,通常每個高亮度LED的壓降為3-4V,電流則高達500-700mA。為了驅動如此多的LED,勢必需要很高的電壓。由于通常LCD TV都是用交流供電的。所以最好采用由交流市電直接整流而得到的電壓供電。先把橋式整流得到大約250VDC,直接用來驅動70多顆串聯的LED。然后再對LED進行恒流調節。這種轉換方案對輸入端的功率因子要求很高,所以還需要功率因子校正(PFC)。
目前采用CCFL背光液晶電視機的對比度最高可達100:1,亮度是550;LED背光液晶電視機的對比度達到1400:1,亮度達到900,同時顏色更加豐富艷麗。但是,第一批以LED作為背光的LCD TV還是有一些缺點的:
首先,因為LED的發光效率目前還比較低,大約只有50-60lm/W,雖然要比白織燈高5-6倍,但只有CCFL的1/2。這就造成了這種彩色LED背光的電視機的總效率就很低。例如,Sony 公司采用CCFL的40" WEGA液晶彩電,耗電為290W,而世界上第一個采用彩色LED作背光同樣尺寸的液晶電視,耗電達到470W。為CCFL的1.6倍。46"的彩色LED背光的液晶電視,其耗電更高達550W。
其次,LED背光面板的價格相當昂貴,同等尺寸的背光源,LED是冷陰極熒光管價格的3-5倍,而且屏幕尺寸越大,采用LED背光技術的成本就越高。