LED光源的电视应用

运营探讨 Operation discussion基金项目:教育部春辉计划科研硕目(编号:20567兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室开放项日2原的中视应王春丽摘要;论文首先论述了光源发光原理和实用发光二极管1.自发辐射:无外界激发,高能级上电子由于不稳定自LED)光源的结构类型:然后重点介绍了LED光源在家发向低能级跃迁向外辐射非相干光。(产生荧光电领域:如液晶电视,显示器中的应用原理及过程:最后2.受激吸收:外界激发,低能级电子吸收能量跃迁到高对比总结了液品电视和等离子电视在应用中的不同特点能级,向外不辐射光。(不产生光)关键词:光源,发光二极管.液晶电视,等离子电视。受激辐射:外界激发,形成反转分布的高能级电子向中图分类号:TP391文献标识码:B低能级跃迁并辐射出相干光。(产生激光)文章编号:1673-1131(2008)05-075-0引言光源通常可分为天然光源和人造光源两大类。在充分利用天然光源的前提下对于物质的各种发光现象更应该充分掌握.以期制造出各种类型的、满足不同用途的人造88光源。在目前家用电子产品不断更新换代的潮流下人造光图1.P型半导体的能带和电子分布源LED的应用达到了前所未有的普及。液晶电视、液晶显示根据以上不同的作用形式,人造光源可分为两类:自器.液晶手机屏等产品就充分利用了LED的发光原理构成发辐射产生非相干光(荧光)的光源如半导体发光二极管其光源器件下面先介绍LED的发光机理再探讨其在电视LED和受激辐射产生相干光的光源如半导体激光器LD由中的应用。于LD的PI曲线具有一定的非线性特性.控制较为复杂。在实际应用中,由于LED具有良好线性特性的P曲线,对光源的光源发光原理控制简单,应用较为广泛。适于发光的介质或工作物质(如光与物质的作用形式主要有三种GaAs/ GaAlas)作为LED的PN结基质材料,根据PN结两侧Light Source-LED Applied in TVWang Chunli, Wang Zhe(School of Electronic and Information Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, ChinaAbstract: This article discusses the emitting principles of light source and the structures and types of the actually LEDapplied first; then, it focus on the emitting principles and using processes in the field of home appliances such as LiquidCrystal television, Liquid Crystal Display and so on; finally, it contra中国煤化工 f LED and PDPCNMHGKeyword: light source, Light Emitting Diode (LED), Liquid Crystal Display(LCD); Plasma Display Panel(PDP)王春丽王喆/ED光源的电视应用20875材料的不同可分为:同质结型LED和异质结型LED"中的载流子及光场分布。有源层中产生的光发射穿过衬底LED的工作特性和发光特点主要体现在:耦合入光纤,由于衬底材料的光吸收很大,用选择腐蚀的办1.自发辐射产生非相干的荧光法在正对有源区的部位形成一个凹坑.使光纤能直接靠近2.PI线性较好无阈值电流(门限电流)。LED的工作有源区。在 P-GaAs-侧用SiO2掩膜技术形成一个圆形的接流通常为50-100mA.偏置电压为12-18v,输出功率约触电极,从而限定了有源层中有源区的面积,其大小与光纤为几毫瓦,如图2所示纤芯面积相当(直径为40~50μm)。流过有源区的电流密度15约为2000Acm2这种圆形发光面发出的光辐射具有朗伯分我发光布,如图3所示xe)边发光图3.SLED的光辐射分布100200300400500电流/mA它在θ方向的辐射强度为:I(θ)= Locos e,其中,L为沿图2.LED的P特性图0=0方向的辐射强度。由图3可见,SLED的输出有很宽的角3.光谱宽便于调制(国内最高可达70-100H2),适向分布,半功率点束宽6-0=120°,因此它与光纤的直接于短距离大容壘传输耦合效率很低,仅有约4%。为了提高耦合效率.可在发光面4.温度特性好,寿命长(达3·10h以上)。与光纤之间形成微透镜.从而使入纤功率提高2-3倍LED在实际光源应用中的结构类型主要有五种但在光纤通信中获得广泛应用的只有两种,即面发光二极管二、LED在电视中的应用(SLED)和边发光二极管(ELED);另三种LED为平面LED1.在液晶显示器中的应用圆顶形LED和超发光LED。其中前两种发光强度低,在采液晶.简称LCD( Liquid Crystal Display).LCD主要用价的塑料封装后可作为可见光及近红外的显示报采用了液品显示面板主要构成包括费光管导光板偏光警计算及其它工业应用:后三种其相比,其主要缺点是输板,滤光板、玻璃基板配向膜、液晶材料、薄膜式晶体管出特性的非线性较大,且输出功率随温度变化非常大使用等。时必须制冷液晶显示面板的工作原理是:将两块薄玻璃板压紧抽光寓空并充入惰性气体密封后(压力2.67×104Pa).在后玻璃基板和前玻璃基板表面各增加一层薄薄的空间(厚度0.2mm).预留一个小孔以注入水和引出导线。这样在前玻璃基板和后玻璃基板上各形成一层水膜,相当于两片大面积电极.然后依靠水的导电性,对其施加电压驱动后.使整个面均匀稳定地发出白色荧光P.AIGOAS盒属化层图3. GaAlAS SLED的结构图3为SLED的典型结构。双异质结生长在二极管顶部中国煤化工的GaAs衬底上, P-GaAs有源层厚度仅为1-2um,与其两边CNMHG的N- GaAlAs和 P-GaAlAs构成两个异质结.限制了有源层图4用水膜作导电介质的平板显示器外观及发光实例76!208N5王春丽“王ALD光源的电视应用运营探讨· Operation discussion液晶显示的实现过程如下扫电极Y首先液品显示器必须利用背光源.也就是通过荧光灯前驶板蛙持电极介质层管LED自发辐射出光线:这些光线会先经过一个偏光板然保护层后再经过液晶.而液晶分子此时的排列方式会改变穿透液R炎光粉品的光线的角度,接下来这些光线必须经过前方的彩色滤G荧光割介质层光膜和另一块偏光板。因此只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后显现的光线强度与色彩,并进而能在液晶面B光粉板上显示出不同深浅的颜色组合了。形象地可以理解为:液数据电极XR光粉晶显示器的屏幕是靠无数个小灯泡LED荧光管)来显示图图3.三电极表面放电型 AC-PDP结构图像的只是每个小灯泡只有零点几毫米甚至微米的大小排x,(1=1.2.…mk=,.b)表示并分别{出,正交满几平米后点亮相应的灯泡就能看到想要的字或图形。所布置的维持电极和数据电极构成nx3m个小放电管阵以买液晶电视或显示器时要看有没有沙点,就是看有没有哪每个对应一个基色单元,而每个像素的亮度和色调由n+3个小灯泡没有工作:把显示器全部调成黑或白.看看有没有m+1个端口信号控制。当使用涂有三原色《也称三基色别的颜色的小点,因为黑白对比是非常鲜明的、用肉眼是可荧光粉的光屏时紫外线激发费光屏费光屏发出的光测以直接看出来的。呈红、绿,蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再2.与等离子电视的对比进行混色后,便实现彩色显示等离子电视PDP,全称是 Plasma Display Panel。等离子灰度等级的实现:低压放电的电流(对应于发光强度体是物质存在的第四种形态。当作用在放电管两侧的电源不容易控制.PDP利用的是其亮与不亮的两态特性,以改变电压增加到一定值而其内阻又不大时.管中气体将会被击发光时间的长短来实现灰度等级的控制.所以PDP是一种穿放电管中产生大的高能量电子和离子并碰撞激发中数字显示器件,PDP发光时间的控制(即灰度)由子场驱动性气体原子发出可见光或外光(能级跃迁),气体一旦被技术实现如图5所示,每场两期被分为个子场(域更多击穿就能以一较低的电压将放电维持在放电区这一特性在常用的寻址-显示分离驱动法中每个子场又分为启动就是等离子体显示器件工作的基本原理期、寻址期和维持期。启动期和寻址期在各子场中时间长短等离子显示器是在两张超薄的玻璃板之间注入混合气相同.期间全屏不发光,只是激活应发光的象元。维持期的体.并施加电压利用荧光粉发光成像的设备。它是利用气体长短则各不相同,正比于其中包含的脉冲数(图5所示为采放电的一种显示技术,其工作原理与日光灯很相似它采用用二进制编码时各子场内放电脉冲的比值).期间被激活的了等离子管作为发光元件,屏幕上每一个等离子管对应象元同时点亮。某象元的灰度等级由一帧期间加在其上个像素屏以玻璃作为基板基板间隔一定距离四周经总的放电脉冲数决定,当采用8子场驱动时,二进制编码气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等共可以获得256(2)个灰度等级混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当电极上接入电压放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线,紫外线激发荧光屏,荧光屏发射出可见光.显示出图像前后玻板被压紧密封后.抽为真空并充以惰性气体(N寻址期+X或H+X。或N,十A,+X。等}就构成了一个复杂的放电4.子场的划分器件。若每帧图像由n行.每行有m个像素组成.则需n对放电电极它们水平方向平行、均匀排列其中n个电极为等总结电位,故连在一起以一个端子引出,称维持电极Z.另n个电中国煤化工CD与等离子电视1极分别引出.称为Y,(i=1.2.…,n)扫描电极。垂直平行PDP进CNMH使用时对二者有充排列的数据电极有m组,每组3个电极分别对应三基色,用分的认识(下转第74页)王春丽王喆/LED光源的电视应用[2]王星,王线卫,李彬,《地而反射欺骗式干扰》.《电讯技术》,2004年,第4期3】林吕禄,《雷达手册》【M].北京,电子工业出版社,2003.7:459-497雷.《短波在无线电通信中的作用及特点》[J《信息技术》,2005年,第5期i海平面方向图i湿土方向图[5]曹钢,宋万杰,吴顺君,《米波天线地面反射对数图5不同地表面天线方向图字波束形成的影响分析》[J.《军事通信》,2007年第9期总第248期六、结论黄麟舒,蒋宇中,王祥书.《损耗地而上线￡线的本文讨论了不同地面对电磁波的反射和短波的传播.一种近似计算方法》叮.《海军工程大学学报》,2005年4针对天线距离大地不同高度的架设,通过仿真和实验研究月,第17卷第2期了大地对天线方向图的影响。短波传播与天线的架设结合考虑短波可以增大入射角,利用天波传播需要减小地面作者简介反射时,天线的架设还可在地面上安装反射栅,栅顶涂上吸赵国群,女,西南交通大学电磁场与微波理论硏究工波材料.让电磁波系统更好地工作作者朱峰,男,西南交通大学教授,博土生导师,主要研究参考文献领域为电磁兼容,电磁场与微波等[]林吕禄,《天线工程手册》[M].北京,电子工业出版社,20026:1196-1250上接第77页)大学出版社,2001.7,ISBN75635-0507-5在分辨率方面,PDP电视一般比不上LCD电视。PDP[2]胡文波,张华.平面介质阻挡Xc放电荧光灯型解析度大多是852×480,最高也不过是1280×768而主流LCD背光源的新进展D液品与显示,2005.6的30英寸到37英寸液晶解析度最少也有1280×768.最高甚[3]王奇观,李建平等新型无极LCD平板背光源至可达到1920×1080液晶与显示,200782.在对比度方面,PDP电视优于LCD电视,PDP电视的[4] Frank V, Lother H, Simon J. Discharge lamp for对比度为30001,LCD电视为8001。dielectrically impeded discharges with improved electrode3.在产品寿命方面LCD电视优于PDP电视,LCD可达 configuration:US,6411039P],2002.675万小时,而PDP最多6万小时。前者仅需更换背光的灯泡但等离子电视在影像色泽大幅消退之后必须整个淘汰旧换作者简介王春丽(1981-),女,兰州交通大学电子与信息工程学4.在耗电量方面PDP电视的耗电量比较高PDP使用院,主要研究方向为光纤通信,波分复用技术,光同步传送的电功率超过300是一般LCD电视(约150瓦)的一倍以网参考文献中国煤化工]黄章勇.光电子器件和组件[M].北京:北京邮电CNMHG74200N5赵国群朱峰/地面反射电磁波影响的分析