用于LCD超高亮度LED侧式背光模组 【技术领域】
本发明涉及一种用于LCD超高亮度LED侧式背光模组。
背景技术
目前，中小尺寸液晶显示屏(LCD屏)配套的背光源主要是用1～4根冷阴极灯管(CCFL)的侧式背光，亮度范围在150～400流明，有些厂家开发了发光二极管(LED)侧式背光用于手机、PDA和笔记本电脑等小尺寸屏，但亮度范围都在150～400流明以下，无法满足户外阳光下可视的亮度要求。
早期的LCD屏都是用CCFL做光源，小尺寸3.5寸～7寸屏，多数是用一或二根直灯管或L型灯管的单边侧式背光，亮度范围在70～250流明。中尺寸8寸～19寸屏，多数是用二或四根直灯管的单边或双边侧式背光，亮度范围在200～400流明。LED做光源已有几年，目前应用于手机，PDA，手持摄像机屏都是LED侧式背光，部分笔记本电脑屏也用的是LED侧式背光的LCD屏，但因功耗、过热问题和体积限制，都是低亮度小功率LED背光，亮度范围在100～250流明以下，户外阳光下无法使用。
LCD的超高亮背光，传统上一直用的是CCFL直下式背光。由于是直下式背光，为了达到均匀度的要求，灯管与屏要拉开一段距离，大约12～15mm左右以实现均匀雾化，这一背光厚度的增加，直接令LCD模组的厚度增加到22～25mm，是原屏的2～3倍；CCFL直下式高亮背光，所用灯管数量是原屏的2～4倍，亮度是提升了，但功耗也增加了同样的倍数，而高功耗同时产生高热量，过热问题难予解决，直接影响高亮屏的高温工作特性；CCFL直下式高亮背光中的灯管是在两端固定，中间没有灯槽保护，灯管容易断碎，抗振动和抗冲击性较差，对军用设备的加固高要求也难予达到。
在5寸～10寸LCD屏上，有少数厂家展示了LED背光产品，均在500流明以下，不是超高亮产品；有些公司在中小尺寸屏上做了直下式LED高亮背光产品，亮度提高了，功耗和模组厚度也增加了。而本发明的目的是应用LED做侧式背光，亮度比CCFL直下式高亮背光低一些，但已经可以提高到650至1100流明以上，既可满足户外应用阳光下亮丽可视的亮度，又能解决过热问题，同时仍保持原屏的体积厚度基本不增加，厚度薄功耗小，不会因LED灯的局部过热影响LCD屏的正常显示和引起LED发光亮度因过热大幅降低和影响LED灯的使用寿命。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于LCD超高亮度LED侧式背光模组，该侧式背光模组能保持原有LCD屏的尺寸基本不变，且在高亮强光环境下LCD屏可正常观看。
为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种用于LCD超高亮度LED侧式背光模组，该侧式背光模组包括有光源和PCB电路板，所述光源为三芯封装全白色高亮顶光LED；所述侧式背光模组的控制电路要求为电压和电流都是相对恒定，并且可以同步双控。
所述PCB电路板背面粘合有散热铝基板。
所述PCB电路板厚度为0.4～0.6mm。
所述散热铝基板厚度为1～2.5mm。
所述LED为单粒并联、三粒或六粒串联后并联相结合的方式连接。
所述LED为3528表面焊接封装结构、高密度排列的方式。
本发明具有的优点：LED高亮侧式背光，亮度可达到650-1100流明，满足户外阳光下可视的应用；原屏尺寸和厚度基本不变，方便客户使用和更新替代标准低亮原屏；功耗是CCFL直下式高亮背光的一半，低功耗无过热问题；LED是焊接在PCB板上，不会断碎，抗震性能好；供电电源是DC-DC直流，高电源转换效率、高可靠性；良好的低温启动特性，-30℃启动无需预热。LED内无水银材料，是高效环保光源。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的单灯并联电路原理图；
图2为本发明的三灯串联后并联电路原理图；
图3为本发明的六灯串联后并联电路原理图；
图4为本发明的LED灯架条单灯并联结构示意图；
图5为本发明的LED灯架条三灯串联后并联结构示意图；
图6为本发明的LED灯架条六灯串联后并联结构示意图；
图7为本发明的LED灯架条水平排列三灯串联后并联结构示意图。
具体实施方式：
本发明是采用LED侧式背光，力争尽量不改变原屏的物理尺寸或只增加25mm厚度(根据不同的屏而有所不同)，可用空间也就是原屏CCFL灯管的狭长窄小空间；本发明最主要的要点就是如何在这么窄小的空间，在市场上众多的LED产品中选用最适合的一款LED，设计什么电路和如何排列而能最大限度发挥该款LED的发光功效，并可将热量控制在可接受的范围内和如何散发引导到屏外。
如图1至图7所示，为了达到这些目标，首先本发明中所选用的LED是352(3.5x2.8mm)表面焊接(SMD)三芯封装全白色高亮顶光LED1。色彩坐标值是X：0.303，Y：0.293附近，亮度值是4000mcd以上。选用三芯LED1是因为三芯LED1的亮度理论值是一芯的三倍，至少是二倍以上，而3528封装是目前三芯LED中尺寸最小的，方便放入窄小空间；LED1配套的PCB电路板2的尺寸，宽度是3.5～4.8mm，根据屏的大小和导光板的厚度选择接近值；对于19～21寸的屏，可采用双排LED的排列方式，PCB电路板2的宽度增加到8～10mm；长度是与原屏可视区长边的长度加上二端的固定头和引线焊盘地长度；PCB电路板2是选用厚度为0.4～0.6mm双面板配1～2.5mm厚的散热铝基板3，也可以直接用带铝基板3的PCB板2，但成本高很多，铝基板3的尺寸与PCB电路板2一样，散热铝基板3用散热硅胶紧密粘合在焊好LED1的PCB电路板2的反面做成LED灯条，采用铝基板3的目的是为了将LED1的热量引导出来。
LED1的电路是采用串并相结合的电路，见图1～图3；标准12V工作电压供电的LCD模组如用降压式“恒压恒流源”，可用三粒LED串联，再串接一个限流电阻作为一组，数组并联的电路，根据屏的尺寸大小确定并联组的数量，见图2；而17～21寸的屏可用升压式“恒压恒流源”，可用六粒LED串联，再串接一个限流电阻作为一组，数组并联的电路，同样是根据屏的尺寸大小确定并联组的数量，见图3；三粒一组的好处是长度调整可以比较容易与屏配合，而且其中一粒或一组有故障，不会影响整体背光不工作，六粒一组的好处是少用一粒限流电阻，从而减少一个发热源；限流电阻的阻值是5～12欧母，阻值不可太大，6.8欧母较佳，电阻值大会造成电阻压降太大引起功耗和热量增加。如为5V工作电压供电的小尺寸LCD模组，不用串联，全部采用并联的连接电路，见图1，排列方式见图4。
LED排列的方式和数量是以尽量用多一些为原则，以三粒LED串联电路为例，本发明的LED排列对中尺寸屏，4～6mm厚的导光板是二粒垂直，一粒水平排列，在水平排列的LED下方，摆放一个0402封装表面焊接式的限流电阻，见图5；六粒LED串联电路，LED的排列对于4～6mm厚的导光板是五粒垂直，一粒水平排列，在水平排列的LED下方，摆放一个0402封装表面焊接式的限流电阻，见图6；对于19～21寸的屏，采用双排LED的排列方式；每粒LED之间以能放进焊枪头可以焊接为准，尽可能紧密靠近，以便将LED光源由点光源排列成线光源的状态，保证显示屏的均匀度。对小尺寸屏，3mm厚的导光板是三粒都是水平排列，在每组LED的末端，摆放一个0402封装表面焊接式的限流电阻，见图7。
高亮LCD模组与市场上标准低亮的LCD屏有其不同的特点和应用方法，标准低亮的LCD屏的亮度调节是用OSD调节显示图象的增益来实现的，不是调节背光的亮度；高亮LCD模组是不能用这个调节方式的，因为增益调节范围太小，必须要调节背光的亮度。对高亮LCD模组来说，一方面它的亮度高，适合在白天和强光环境中应用，另一方面，在晚间和黑暗环境中，亮度必须可以降下来，否则就太刺眼，在某些领域甚至要求降到全黑状态。这就需要非常细微的、线性的亮度可调供电控制电路；而对于整体功耗和温度的控制，总电流的限定和控制就尤其至关重要。针对该要求和特性，本发明的LED高亮侧式背光对供电控制电路有特殊严格的要求，电压和电流都要做到是相对恒定，既是恒流源又是恒压源，并且可以同步双控，电压升同时电流也升，电压降同时电流也降，由最暗到最亮的输入电压调整的范围，三粒LED串联电路的是在7.0---9.2伏特之间，六粒LED串联电路的是在13.8---17伏特之间，在最高亮度状态时，每粒LED上的电压降不超过2.95伏特，每一组的电流最大值是30mA，仅为三芯LED额定最大电流的55％以下，以此控制LED温度不会过热，在亮度调整到全黑状态时，电流可降到接近1-3mA，LED灯条在最高亮度工作时，以不超过50℃为限，这些参数为本发明的最重要的数据，超过电流最大值，LED的发光将因过热而不升反降。由于采用铝基板，LED的热量可以导出，在固定及装配LED灯条时，使铝基板紧贴原CCFL灯的金属槽或LCD屏的金属外框，将热能传导到屏的金属后背板上，提高散热效果。对于17寸以上的屏，有条件空间允许时，可用L型金属条，将铝基板与屏的背板紧贴粘接，进一步提高散热面积提高效果。