LED光源的電視應用

運營(yíng)探討 Operation discussion基金項目:教育部春輝計劃科研碩目(編號:20567蘭州交通大學(xué)光電技術(shù)與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放項日2原的中視應王春麗摘要;論文首先論述了光源發(fā)光原理和實(shí)用發(fā)光二極管1.自發(fā)輻射:無(wú)外界激發(fā),高能級上電子由于不穩定自L(fǎng)ED)光源的結構類(lèi)型:然后重點(diǎn)介紹了LED光源在家發(fā)向低能級躍遷向外輻射非相干光。(產(chǎn)生熒光電領(lǐng)域:如液晶電視,顯示器中的應用原理及過(guò)程:最后2.受激吸收:外界激發(fā),低能級電子吸收能量躍遷到高對比總結了液品電視和等離子電視在應用中的不同特點(diǎn)能級,向外不輻射光。(不產(chǎn)生光)關(guān)鍵詞:光源,發(fā)光二極管.液晶電視,等離子電視。受激輻射:外界激發(fā),形成反轉分布的高能級電子向中圖分類(lèi)號:TP391文獻標識碼:B低能級躍遷并輻射出相干光。(產(chǎn)生激光)文章編號:1673-1131(2008)05-075-0引言光源通?？煞譃樘烊还庠春腿嗽旃庠磧纱箢?lèi)。在充分利用天然光源的前提下對于物質(zhì)的各種發(fā)光現象更應該充分掌握.以期制造出各種類(lèi)型的、滿(mǎn)足不同用途的人造88光源。在目前家用電子產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的潮流下人造光圖1.P型半導體的能帶和電子分布源LED的應用達到了前所未有的普及。液晶電視、液晶顯示根據以上不同的作用形式,人造光源可分為兩類(lèi):自器.液晶手機屏等產(chǎn)品就充分利用了LED的發(fā)光原理構成發(fā)輻射產(chǎn)生非相干光(熒光)的光源如半導體發(fā)光二極管其光源器件下面先介紹LED的發(fā)光機理再探討其在電視LED和受激輻射產(chǎn)生相干光的光源如半導體激光器LD由中的應用。于LD的PI曲線(xiàn)具有一定的非線(xiàn)性特性.控制較為復雜。在實(shí)際應用中,由于LED具有良好線(xiàn)性特性的P曲線(xiàn),對光源的光源發(fā)光原理控制簡(jiǎn)單,應用較為廣泛。適于發(fā)光的介質(zhì)或工作物質(zhì)(如光與物質(zhì)的作用形式主要有三種GaAs/ GaAlas)作為L(cháng)ED的PN結基質(zhì)材料,根據PN結兩側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中國煤化工 f LED and PDPCNMHGKeyword: light source, Light Emitting Diode (LED), Liquid Crystal Display(LCD); Plasma Display Panel(PDP)王春麗王喆/ED光源的電視應用20875材料的不同可分為:同質(zhì)結型LED和異質(zhì)結型LED"中的載流子及光場(chǎng)分布。有源層中產(chǎn)生的光發(fā)射穿過(guò)襯底LED的工作特性和發(fā)光特點(diǎn)主要體現在:耦合入光纖,由于襯底材料的光吸收很大,用選擇腐蝕的辦1.自發(fā)輻射產(chǎn)生非相干的熒光法在正對有源區的部位形成一個(gè)凹坑.使光纖能直接靠近2.PI線(xiàn)性較好無(wú)閾值電流(門(mén)限電流)。LED的工作有源區。在 P-GaAs-側用SiO2掩膜技術(shù)形成一個(gè)圓形的接流通常為50-100mA.偏置電壓為12-18v,輸出功率約觸電極,從而限定了有源層中有源區的面積,其大小與光纖為幾毫瓦,如圖2所示纖芯面積相當(直徑為40~50μm)。流過(guò)有源區的電流密度15約為2000Acm2這種圓形發(fā)光面發(fā)出的光輻射具有朗伯分我發(fā)光布,如圖3所示xe)邊發(fā)光圖3.SLED的光輻射分布100200300400500電流/mA它在θ方向的輻射強度為:I(θ)= Locos e,其中,L為沿圖2.LED的P特性圖0=0方向的輻射強度。由圖3可見(jiàn),SLED的輸出有很寬的角3.光譜寬便于調制(國內最高可達70-100H2),適向分布,半功率點(diǎn)束寬6-0=120°,因此它與光纖的直接于短距離大容壘傳輸耦合效率很低,僅有約4%。為了提高耦合效率.可在發(fā)光面4.溫度特性好,壽命長(cháng)(達3·10h以上)。與光纖之間形成微透鏡.從而使入纖功率提高2-3倍LED在實(shí)際光源應用中的結構類(lèi)型主要有五種但在光纖通信中獲得廣泛應用的只有兩種,即面發(fā)光二極管二、LED在電視中的應用(SLED)和邊發(fā)光二極管(ELED);另三種LED為平面LED1.在液晶顯示器中的應用圓頂形LED和超發(fā)光LED。其中前兩種發(fā)光強度低,在采液晶.簡(jiǎn)稱(chēng)LCD( Liquid Crystal Display).LCD主要用價(jià)的塑料封裝后可作為可見(jiàn)光及近紅外的顯示報采用了液品顯示面板主要構成包括費光管導光板偏光警計算及其它工業(yè)應用:后三種其相比,其主要缺點(diǎn)是輸板,濾光板、玻璃基板配向膜、液晶材料、薄膜式晶體管出特性的非線(xiàn)性較大,且輸出功率隨溫度變化非常大使用等。時(shí)必須制冷液晶顯示面板的工作原理是:將兩塊薄玻璃板壓緊抽光寓空并充入惰性氣體密封后(壓力2.67×104Pa).在后玻璃基板和前玻璃基板表面各增加一層薄薄的空間(厚度0.2mm).預留一個(gè)小孔以注入水和引出導線(xiàn)。這樣在前玻璃基板和后玻璃基板上各形成一層水膜,相當于兩片大面積電極.然后依靠水的導電性,對其施加電壓驅動(dòng)后.使整個(gè)面均勻穩定地發(fā)出白色熒光P.AIGOAS盒屬化層圖3. GaAlAS SLED的結構圖3為SLED的典型結構。雙異質(zhì)結生長(cháng)在二極管頂部中國煤化工的GaAs襯底上, P-GaAs有源層厚度僅為1-2um,與其兩邊CNMHG的N- GaAlAs和 P-GaAlAs構成兩個(gè)異質(zhì)結.限制了有源層圖4用水膜作導電介質(zhì)的平板顯示器外觀(guān)及發(fā)光實(shí)例76!208N5王春麗“王ALD光源的電視應用運營(yíng)探討· Operation discussion液晶顯示的實(shí)現過(guò)程如下掃電極Y首先液品顯示器必須利用背光源.也就是通過(guò)熒光燈前駛板蛙持電極介質(zhì)層管LED自發(fā)輻射出光線(xiàn):這些光線(xiàn)會(huì )先經(jīng)過(guò)一個(gè)偏光板然保護層后再經(jīng)過(guò)液晶.而液晶分子此時(shí)的排列方式會(huì )改變穿透液R炎光粉品的光線(xiàn)的角度,接下來(lái)這些光線(xiàn)必須經(jīng)過(guò)前方的彩色濾G熒光割介質(zhì)層光膜和另一塊偏光板。因此只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制最后顯現的光線(xiàn)強度與色彩,并進(jìn)而能在液晶面B光粉板上顯示出不同深淺的顏色組合了。形象地可以理解為:液數據電極XR光粉晶顯示器的屏幕是靠無(wú)數個(gè)小燈泡LED熒光管)來(lái)顯示圖圖3.三電極表面放電型 AC-PDP結構圖像的只是每個(gè)小燈泡只有零點(diǎn)幾毫米甚至微米的大小排x,(1=1.2.…mk=,.b)表示并分別{出,正交滿(mǎn)幾平米后點(diǎn)亮相應的燈泡就能看到想要的字或圖形。所布置的維持電極和數據電極構成nx3m個(gè)小放電管陣以買(mǎi)液晶電視或顯示器時(shí)要看有沒(méi)有沙點(diǎn),就是看有沒(méi)有哪每個(gè)對應一個(gè)基色單元,而每個(gè)像素的亮度和色調由n+3個(gè)小燈泡沒(méi)有工作:把顯示器全部調成黑或白.看看有沒(méi)有m+1個(gè)端口信號控制。當使用涂有三原色《也稱(chēng)三基色別的顏色的小點(diǎn),因為黑白對比是非常鮮明的、用肉眼是可熒光粉的光屏時(shí)紫外線(xiàn)激發(fā)費光屏費光屏發(fā)出的光測以直接看出來(lái)的。呈紅、綠,藍三原色。當每一原色單元實(shí)現256級灰度后再2.與等離子電視的對比進(jìn)行混色后,便實(shí)現彩色顯示等離子電視PDP,全稱(chēng)是 Plasma Display Panel。等離子灰度等級的實(shí)現:低壓放電的電流(對應于發(fā)光強度體是物質(zhì)存在的第四種形態(tài)。當作用在放電管兩側的電源不容易控制.PDP利用的是其亮與不亮的兩態(tài)特性,以改變電壓增加到一定值而其內阻又不大時(shí).管中氣體將會(huì )被擊發(fā)光時(shí)間的長(cháng)短來(lái)實(shí)現灰度等級的控制.所以PDP是一種穿放電管中產(chǎn)生大的高能量電子和離子并碰撞激發(fā)中數字顯示器件,PDP發(fā)光時(shí)間的控制(即灰度)由子場(chǎng)驅動(dòng)性氣體原子發(fā)出可見(jiàn)光或外光(能級躍遷),氣體一旦被技術(shù)實(shí)現如圖5所示,每場(chǎng)兩期被分為個(gè)子場(chǎng)(域更多擊穿就能以一較低的電壓將放電維持在放電區這一特性在常用的尋址-顯示分離驅動(dòng)法中每個(gè)子場(chǎng)又分為啟動(dòng)就是等離子體顯示器件工作的基本原理期、尋址期和維持期。啟動(dòng)期和尋址期在各子場(chǎng)中時(shí)間長(cháng)短等離子顯示器是在兩張超薄的玻璃板之間注入混合氣相同.期間全屏不發(fā)光,只是激活應發(fā)光的象元。維持期的體.并施加電壓利用熒光粉發(fā)光成像的設備。它是利用氣體長(cháng)短則各不相同,正比于其中包含的脈沖數(圖5所示為采放電的一種顯示技術(shù),其工作原理與日光燈很相似它采用用二進(jìn)制編碼時(shí)各子場(chǎng)內放電脈沖的比值).期間被激活的了等離子管作為發(fā)光元件,屏幕上每一個(gè)等離子管對應象元同時(shí)點(diǎn)亮。某象元的灰度等級由一幀期間加在其上個(gè)像素屏以玻璃作為基板基板間隔一定距離四周經(jīng)總的放電脈沖數決定,當采用8子場(chǎng)驅動(dòng)時(shí),二進(jìn)制編碼氣密性封接形成一個(gè)個(gè)放電空間。放電空間內充入氖、氙等共可以獲得256(2)個(gè)灰度等級混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)。在兩塊玻璃基板的內側面上涂有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。當電極上接入電壓放電空間內的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現象。氣體等離子體放電產(chǎn)生紫外線(xiàn),紫外線(xiàn)激發(fā)熒光屏,熒光屏發(fā)射出可見(jiàn)光.顯示出圖像前后玻板被壓緊密封后.抽為真空并充以惰性氣體(N尋址期+X或H+X?；騈,十A,+X。等}就構成了一個(gè)復雜的放電4.子場(chǎng)的劃分器件。若每幀圖像由n行.每行有m個(gè)像素組成.則需n對放電電極它們水平方向平行、均勻排列其中n個(gè)電極為等總結電位,故連在一起以一個(gè)端子引出,稱(chēng)維持電極Z.另n個(gè)電中國煤化工CD與等離子電視1極分別引出.稱(chēng)為Y,(i=1.2.…,n)掃描電極。垂直平行PDP進(jìn)CNMH使用時(shí)對二者有充排列的數據電極有m組,每組3個(gè)電極分別對應三基色,用分的認識(下轉第74頁(yè))王春麗王喆/LED光源的電視應用[2]王星,王線(xiàn)衛,李彬,《地而反射欺騙式干擾》.《電訊技術(shù)》,2004年,第4期3】林呂祿,《雷達手冊》【M].北京,電子工業(yè)出版社,2003.7:459-497雷.《短波在無(wú)線(xiàn)電通信中的作用及特點(diǎn)》[J《信息技術(shù)》,2005年,第5期i海平面方向圖i濕土方向圖[5]曹鋼,宋萬(wàn)杰,吳順君,《米波天線(xiàn)地面反射對數圖5不同地表面天線(xiàn)方向圖字波束形成的影響分析》[J.《軍事通信》,2007年第9期總第248期六、結論黃麟舒,蔣宇中,王祥書(shū).《損耗地而上線(xiàn)￡線(xiàn)的本文討論了不同地面對電磁波的反射和短波的傳播.一種近似計算方法》叮.《海軍工程大學(xué)學(xué)報》,2005年4針對天線(xiàn)距離大地不同高度的架設,通過(guò)仿真和實(shí)驗研究月,第17卷第2期了大地對天線(xiàn)方向圖的影響。短波傳播與天線(xiàn)的架設結合考慮短波可以增大入射角,利用天波傳播需要減小地面作者簡(jiǎn)介反射時(shí),天線(xiàn)的架設還可在地面上安裝反射柵,柵頂涂上吸趙國群,女,西南交通大學(xué)電磁場(chǎng)與微波理論硏究工波材料.讓電磁波系統更好地工作作者朱峰,男,西南交通大學(xué)教授,博土生導師,主要研究參考文獻領(lǐng)域為電磁兼容,電磁場(chǎng)與微波等[]林呂祿,《天線(xiàn)工程手冊》[M].北京,電子工業(yè)出版社,20026:1196-1250上接第77頁(yè))大學(xué)出版社,2001.7,ISBN75635-0507-5在分辨率方面,PDP電視一般比不上LCD電視。PDP[2]胡文波,張華.平面介質(zhì)阻擋Xc放電熒光燈型解析度大多是852×480,最高也不過(guò)是1280×768而主流LCD背光源的新進(jìn)展D液品與顯示,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]王奇觀(guān),李建平等新型無(wú)極LCD平板背光源至可達到1920×1080液晶與顯示,200782.在對比度方面,PDP電視優(yōu)于LCD電視,PDP電視的[4] Frank V, Lother H, Simon J. Discharge lamp for對比度為30001,LCD電視為8001。dielectrically impeded discharges with improved electrode3.在產(chǎn)品壽命方面LCD電視優(yōu)于PDP電視,LCD可達 configuration:US,6411039P],2002.675萬(wàn)小時(shí),而PDP最多6萬(wàn)小時(shí)。前者僅需更換背光的燈泡但等離子電視在影像色澤大幅消退之后必須整個(gè)淘汰舊換作者簡(jiǎn)介王春麗(1981-),女,蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)4.在耗電量方面PDP電視的耗電量比較高PDP使用院,主要研究方向為光纖通信,波分復用技術(shù),光同步傳送的電功率超過(guò)300是一般LCD電視(約150瓦)的一倍以網(wǎng)參考文獻中國煤化工]黃章勇.光電子器件和組件[M].北京:北京郵電CNMHG74200N5趙國群朱峰/地面反射電磁波影響的分析