一种高冗余度的侧光式LED背光架构制造技术

一种高冗余度的侧光式LED背光架构，包括LED、导光板、漫射膜、棱镜增亮膜、偏振增亮膜、灯板四周的反射罩，及导光板下面的反射膜，LED以编组方式分布于导光板的四边，侧面入射光线在导光板内发生全反射往前传播，经过导光板下表面印刷网点散乱后部分从上表面射出，再经过位于其上方的漫射膜、棱镜增亮膜、偏振增亮膜，最后从液晶屏出射。位于同一灯组中的LED在光学布局上尽可能分散到不同的空间位置光学功能上可能有相互影响的灯位安排来自电路失效关联性最小的灯。本发明专利技术的优点在于：在偶发性故障率固定的前提下，最大限度降低了整个系统光学性能下降到不能使用程度的几率，增加了整体冗余可用性，降低了维护成本，延长了整个背光模块的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高冗余度的侧光式LED背光架构
本专利技术涉及液晶显示领域，尤其涉及一种用于提高背光在故障下的冗余可用性的 LED布局和分组驱动方式。
技术介绍
IXD(液晶显示器)模组主要由边框结构件、背光板、液晶面板、电路板等组成，其 中背光板主要由光源、灯罩、背板、塑胶框、反射片、导光板等部件组成。反射片位于导光板 的底面，光源安装在灯罩内，反射片与导光板组合后的相对两端侧分别夹在一灯罩的开口 内，并且光源、灯罩、反射片和导光板由一面开口的长方体型背板固定，并且背板的外围再 由塑胶框固定，即形成背光板。然后将铁框扣向液晶面板及背光板的塑胶框，最后将与液晶 面板电连接的电路板锁固在背光板的背板上，即完成LCD模组的组装。有源矩阵液晶显示器性能的优劣很大程度上取决于其背光单元的亮度、可靠性、 发光均勻性等指标。由于能耗、耐用性、无污染等方面的要求，高光效白光LED在背光应用 中日益取代以往应用广泛的CCFL成为背光光源的首选。LED背光的耐用性优势一是体现在发光二极管作为全固态器件，本身比冷阴极荧 光灯拥有更高的可靠性，其低压驱动电路也具有较低的故障率，二是LED阵列的应用本身 就带来了冗余性，彼此独立的固态发光单元互为补充，单个分立光源的损坏可能不会影响 整个系统达到预定的性能指标。但是当LED发生关联性或较大比例故障时，由于导光板的散射网点与发光分布不 再匹配，整个背光输出的效果仍然会产生明显破坏，有可能导致亮度或者均勻性的大幅度 下降，从而影响正常使用。
技术实现思路
本专利技术就是针对侧光式LED背光的上述特点，综合考虑了各种可能的失效故障模 式，提供了一种高冗余度的侧光式LED背光架构，并通过理论仿真计算和实际检验，验证了 这种设计的合理性和优越性，在其中一部分灯由于短路、断路，焊点或接线问题，长时间工 作自然失效，高温、振动等苛刻环境引起失效等情况下，背光架构仍然具有一定的正常使用 功能。本专利技术采用以下技术方案来保障以上功能1、背光采用四面均直接入射进光的架构，以此来设计灯板灯位和相应的导光板散 射网点分布；2、先根据所需背光亮度，背光面积，导光板、光学膜的传输效率和单颗灯的光通量 估算出长短边所需LED的总数，N = CLA/Φ η，其中C是可以通过实验确定的常数因子，L 是亮度，A是面积，Φ是光通量，η是效率，再依据背光长宽比例分配长短边各自所需的LED 数目；3、根据驱动电路提供的电压和效率要求，合理的分配每个串联支路上负载的发光二极管数目，设驱动电压为U，灯的压降为U0，则每串有(u-u’)/U0颗灯，其中U’为因恒流 驱动额外需要的压降约1 3V ； 4、假设长边有M颗灯，短边排布N颗灯，那么将每个串联LED中的所有灯尽可能平 均且随机分配到这2 (M+N)个灯位中去，分配原则是让处于同一边、同一角或对边相对位置 的灯尽可能来自于不同的串联支路。图2是其中一种排布示例；5、为避免出现由驱动电路引起的背光整体失效，当并联支路数较多时，分拆成两 路独立驱动互为备份。在每串LED仅集中于一条边上的情况下，采用长边与长边一路，两短 边上的LED另一路的方法，要比两路长加短的方法，在一路失效时具有更好的亮度均勻性；6、以上4、5两点可以同时运用，也可以结合电路布线的具体可实现性只选用其中 一种。因为同时对不同串联支路和不同路驱动下的LED采取无序分配灯位必然会带来电路 布线的错杂和混乱，因此应当结合LED电路板的实际加工能力来确定是采用哪一种散乱排 位方式还是都运用。本专利技术具有以下优点利用背光结构中LED在电路布局和光学功能上的离散性， 尽量让失效的可能性平均分摊到空间分布上，降低了局域空间失效几率的关联，这种关联 会在部分灯失效情况下导致出射光亮度均勻性的下降。通过合理的光学和电路拓扑结构分 配，在偶发性故障率固定的前提下，最大限度地降低了整个系统光学性能下降到影响用户 使用程度的几率，因此增加了整个系统的冗余可用性，降低了平均维护成本，延长了整个背 光模块的有效使用寿命。附图说明图1为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的结构示意图；图加为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的LED的第一种编组方式电 路原理示意图；图2b为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的LED等的第一种编组方式 结构示意图；图3a为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的LED的第二种编组方式电 路原理示意图；图北为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的LED的第二种编组方式结 构示意图；图4为本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构的LED的第三种编组方式结构 示意图。具体实施方式下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以 更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。请参阅图1所示，本专利技术一种高冗余度的侧光式LED背光架构包括LED1、导光板 2、漫射膜3、棱镜增亮膜4、偏振增亮膜5、灯板四周的反射罩7，以及导光板下面的反射膜8。所述LEDl以编组方式分布于导光板2的四边，侧面入射光线在导光板2内发生全 反射往前传播，经过下表面印刷网点散乱后部分从上表面射出，再经过位于其上方的漫射4膜3、棱镜增亮膜4、偏振增亮膜5达到均勻混光和提高轴向亮度的效果，最后从液晶屏6出 射，反射罩7以及反射膜8起到提高光线利用率的作用。其中导光板2的四边的LED的总数根据所需背光亮度，背光面积，导光板、光学膜 的传输效率和单颗灯的光通量估算出，N = CLA/Φ η，其中N是LED的总数，L是所需背光 亮度，A是背光面积，Φ是单颗灯的光通量，η是导光板2、漫射膜3、棱镜增亮膜4、偏振增 亮膜5的总净传输效率(等于各部分传输效率之积，例如导光板2光线传输效率为85%， 漫射膜3传输效率为60%，棱镜增亮膜4的轴向亮度增益因子为1. 3，偏振增亮膜4的轴向 亮度增益因子为1.4，那么η = 85% X60% XI. 3X1. 4 = 0. 93)，C是可以通过实验确定 的常数因子，例如对于上述Π为0.93的背光架构，使用IOOlm总光通量的LED装配到面 积为0. 03m2的类似结构的试验模块上产生了 1700cd/m2的背光亮度，那么C = 100X0. 93/ (0. 03X1700) = 1.82)。再依据导光板长宽比例分配导光板长短边各自所需的LED数目。确定好导光板2的四边的LED的总数后，再根据驱动电路提供的电压和效率要求， 合理的分配每个串联支路上负载的LED数目，设驱动电压为U，灯的压降为U0，则每串有 (U-U' )/U0颗灯，其中U，为因恒流驱动额外需要的压降约1 3V。请参阅图2a，以40颗灯分成10串的驱动方式作为示例，在图2b中长边12颗LED， 短边8颗LED，每颗灯上的数字表示相应于图加的串序号。可以看到每串灯尽量在各边上 都有分布且避免集中在同一角两侧位置和对边相对位置。请参阅图3a和图3b，图北中空白框表示处于第一路驱动中的并联支路LED，实心 框表示第二路驱动中的LED。与图2a、2b中不同的是，每串LED内的所有LED仍然连续排布 在某个特定边上，冗余性依靠的是不同路驱动电路里灯发光的互补关系。也可以将组间错 乱排布与两路独立驱动结合起来，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高冗余度的侧光式ＬＥＤ背光架构，包括ＬＥＤ、导光板、漫射膜、棱镜增亮膜、偏振增亮膜、灯板四周的反射罩，以及导光板下面的反射膜，其特征在于：所述ＬＥＤ以编组方式分布于导光板的四边，侧面入射光线在导光板内发生全反射往前传播，经过导光板下表面印刷网点散乱后部分从上表面射出，再经过位于其上方的漫射膜、棱镜增亮膜、偏振增亮膜，最后从液晶屏出射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆小松，沈健，李拓辉，
申请(专利权)人：中航华东光电有限公司，
类型：发明
国别省市：34