CN103499072B - 直下式led液晶电视背光模组灯条布局的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直下式LED背光液晶电视中模组灯条布局设置方法，选取九个窗口测试点，所述测试点均匀分布在窗口的水平三列和垂直三列，具体的设置步骤如下：（1）确定灯珠和灯条数量，（2）计算灯珠最大间距，（3）确定灯条的垂直间距（4）确定灯条上的灯珠水平间距，所述灯条中的灯珠由灯条两侧向中心等差排列。本发明将现有的背光模组中LED灯珠的布局由均匀分布改为四周密中心疏的非均匀分布，在不增加任何成本的情况下，提高液晶电视接收机的能效指数。

Description

直下式LED液晶电视背光模组灯条布局的方法

技术领域

本发明涉及到LED背光源液晶电视技术，尤其涉及直下式LED液晶电视背光模组灯条布局的设置的方法。

背景技术

国家发改委28号公告，平板电视能效强制标准GB24850-2010《平板电视能效限定值及能效等级》于2010年12月1日实施，所有平板电视均需达到最低能效等级3级（准入级）。市场准入门槛以下的平板电视都将被强制退市。

能效限定值将被强制规定作为平板电视出厂检验项目之一，包括了平板电视能效限定值（即达到三级能效或以上）和待机能耗限定值这两项，不符合这两项要求的产品均不允许出厂，根据最新的国家《节能产品惠民工程高效节能平板电视推广实施细则》的要求，享受政府财政补贴推广的高效节能平板电视：液晶电视能效为1级、2级。不同能效等级的液晶电视享受到的补贴不同，等级高的政府补贴多。

在平板电视能效标准当中，能效指数是指定产品能效测定值与基准值之比。产品能效测定值是在规定测试程序下，平板电视屏幕的实际发光强度与平板电视能耗（即开机状态与信号处理能耗之差）的比值，单位为坎德拉/瓦（cd/W）。液晶电视能源效率基准值，统一为1.10cd/W。

随着国家对彩电节能要求的不断提高，推出新的《平板电视能效限定值及能效等级》能效强制标准GB24850-2013和2010版本相比，不仅修改的计算公式中的Ps值的数值，而且提高1级、2级能效指数。新标准中规定液晶电视能效等级分为3级，其中1级能效最高。各级平板电视能效指数应按照GB/T8170相关条款的规定进行修约，保留两位有效数字，修约值应不小于表1的规定。

表1：LCD电视能效等级

由以上相关政策和规定可知：必须满足国家能效规定的LCD电视才允许销售；达到国家能效规定的节能标准要求的LCD电视才能享受到政府财政补贴。因此，继续提高液晶电视的能效指数的工作刻不容缓。

目前，提高液晶电视能效的方法很多，按其基本思路一般分为两类：第一类是在不增加输入电功率的条件下，提高液晶屏幕亮度，如增加光学增量膜片BEF或DBEF；第二类是在保证液晶屏幕亮度不变的条件下，减少输入电功率，如增加动态背光控制功能。本发明基于第一类方法，提出一种LED灯条布局的方法改善直下式LED背光液晶电视的能效指数。

其中液晶电视能效测量方法和计算公式（GB24850）为：

1、液晶电视能源效率按公式（1）计算：

$E_{\mathrm{ff}}=\frac{L*S}{P_k-P_s}---\left(1\right)$

式中：

E_ff-平板电视能源效率，单位为坎德拉每瓦（cd/W）；

L-屏幕平均亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m²）；

S-屏幕有效发光面积，单位为平方米（m²）；

P_k-开机功率，单位为瓦（W）；

P_s-信号处理功率，单位为瓦（W）。

当使用不同信号接口（如使用模拟射频接口、数字射频接口输入输入时以及其他接口）输入测试信号时，P_s有不同的取值。

液晶电视能效指数按公式（2）计算：

$\mathrm{EE}{I}_{\mathrm{LCD}}=\frac{E_{\mathrm{ff}}}{\mathrm{Ef}{f}_{\mathrm{LCD},\mathrm{ref}}}---\left(2\right)$

式中：

EEI_LCD-液晶电视能效指数，量纲为1；

Eff_LCD,ref-液晶电视能源效率基准值，等于1.1cd/W。

2、平均亮度 

式（2）中的L是指液晶屏幕的9点平均亮度。使用17%APL白窗口信号进行测量。17%APL白窗口信号是在黑背景上9个白色窗口信号，其位置和大小示意图见图1。

在图1中：

W-屏幕有效发光面宽度；

H-屏幕有效发光面高度；

a-白窗宽度； 

b-白窗高度； 

P₀～P₈-亮度测试点。 

输入如附图1所示信号后，用亮度计测量附图1中所规定的P₀～P₈各点上的亮度值，分别记为：L₀～L₈。屏幕平均亮度按式（3）计算：

$L=\frac{1}{9}{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^8{L}_i---\left(3\right)$

可见，在提高LCD电视能效的第一类方法中，所谓提高液晶屏幕亮度实际是指提高液晶屏幕如图1中P₀～P₈测试点的平均亮度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种直下式LED背光液晶电视中模组灯条布局的设置方法，在不增加任何成本的前提下，提高液晶电视接收机的能效指数。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

选取九个窗口测试点，所述测试点均匀分布在窗口的水平三列和垂直三列，具体的设置步骤如下：

（1）确定灯珠和灯条数量

首先确定所设置的液晶电视屏幕的亮度指标，然后根据选用的液晶面板的透光率、各种光学膜片对亮度的增益和损耗和选用灯珠的光通量，结合背光模组内部腔体的造型和结构尺寸确定出需要使用的灯珠总数和灯条个数；

（2）计算灯珠最大间距

采用边发射型LED，将边发射型LED近似看作点光源，设其光强I＝I(θ)，发光角为θ，2×r为两灯珠之间的最大距离，扩散板在LED上方h处；满足r≤htan(θ)，两颗灯珠的最大间距为2×r＝2×htan(θ)得到一个照度均匀分布的平面；

（3）确定灯条的垂直间距

加强九个窗口测试点的水平三行位置灯条的亮度，且水平三行位置灯条与三行测试点位于同一条直线上；

（4）确定灯条上的灯珠水平间距

加强九个窗口测试点的垂直三列位置的灯珠亮度，且水平方向每颗灯珠的最大间距小于2×r＝2×htan(θ)；

首先确定灯条左右两侧的第一和第二颗灯珠的位置：以这两颗灯珠间距的中心位置正对信号中的窗口两侧测试点且间距靠近为佳；然后确定灯条中间灯珠的位置，确保信号中的中心窗口测试点亮度最佳，再确定剩余灯珠的位置，由灯条两侧向中心等差排列； 最后检查灯珠的最大间距是否符合要求，若超过2×r＝2×htan(θ)，则调整灯珠排列的等差距离。

更进一步的，在确定灯条上的灯珠的水平间距时，加强信号中九个窗口测试点的垂直三列位置的灯珠亮度尤其加强左右两列测试点的亮度。

有益效果：本发明将现有的背光模组中LED灯珠的布局由均匀分布（如图2）改为四周密中心疏的非均匀分布（如图3）。这种发明方法通过改变了LED灯珠的排列尺寸，没有增加LED灯珠的数量，不需要增加光学增亮膜片，没有增加制造成本，提高了液晶电视接收机的能效指数，且容易实现，具有推广应用价值。本发明符合国家节能减排的新要求，在提高产品的市场竞争力的同时为企业增加经济效益。

附图说明

附图1为17%APL白窗口信号排布图。

附图2为原背光模组直下式LED排列分布示意图。

附图3为本发明背光模组直下式LED分布示意图。 

附图4为LED灯珠结构示意图。

附图5为LED灯珠发光角度示意图。

附图6为熊猫牌LE32D32液晶电视应用本发明方法前后（分别是上图和下图）屏幕亮度测量对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1，本发明的技术方案是：为实现上述目的，直下式LED液晶电视背光模组灯条布局的设置方法，选取九个窗口测试点P₀～P₈，测试点均匀分布于窗口的水平三行垂直三列，以适当牺牲屏幕中心P₀点亮度为代价，提升其它P₁～P₈点亮度，提高整个液晶电视屏幕的平均亮度。采用的设置步骤为：

1）确定灯珠和灯条数量

和以往的设置步骤相同，首先要确定所设置的液晶电视屏幕的亮度指标，然后根据选用液晶面板的透光率、各种光学膜片对亮度的增益和损耗以及选用的灯珠的光通量等各个参数，并结合背光模组内部腔体的造型和结构尺寸确定出需要使用的灯珠总数和灯条个数。由于这一步骤属于常规设置，不属于不发明方法的范畴，在此不做详细介绍。

2）计算灯珠最大间距

目前背光源所用LED灯通常有朗伯型和边发射型两种，由于边发射型LED更有利于背光源的光均匀性，直下式背光源大都采用边发射型LED。如附图4、附图5所示。由于LED发光面积很小，可将它近似看做点光源，设其光强I＝I(θ)，发光角为θ，扩散板在LED 上方h处，若想在扩散板上得到一个照度均匀分布的平面，则必须满足：

r≤htan(θ)   （4）

式（4）中，实际应用的LED灯珠发光角θ不可能等于90°。

因此，两颗灯珠的最大间距为：

2×r＝2×htan(θ)   （5）

所述2×r为两灯珠之间的最大距离。

3）确定灯条的垂直间距

在确定灯条的垂直间距时，应着重考虑加强图1信号中九个窗口测试点的位置（即水平三行）的亮度，要保证水平三行位置灯条与三行测试点位于同一条直线上。

4）确定灯条的上灯珠间距（水平）

在确定灯条上的灯珠的水平间距时，也应着重加强图1信号中九个窗口测试点的位置（即垂直三列）特别是左右两列测试点的亮度。此外，水平方向每颗灯珠的最大间距值还必须满足步骤2中的要求，即不能大于式（5）。可以首先确定灯条左右两侧的第一和第二颗灯珠的位置。以这两颗灯珠间距的中心位置正对图1信号中的窗口测试点P5和P8，且两颗灯珠的间距尽可能短为佳。然后确定灯条中间灯珠的位置，确保图1信号中的窗口测试点P0亮度最佳，再确定剩余灯珠的位置，再由等条列两侧向中心等差排列。最后检查灯珠的最大间距是否符合要求，若超过式（5）数值，则调整灯珠排列的等差距离。

以熊猫牌LE32D32液晶电视为例，没有应用本发明方法时熊猫牌LE32D32液晶电视屏幕亮度实测数据见表。表中的数据按实际信号九窗口的位置进行排列。L=299,Pk=35W,Ps=4W,S=0.272m²,EEILCD=2.38。

表5.1：LE32D32液晶电视屏幕亮度实测数据1

312	350	293
			337	391	357
308	350	311

应用本发明方法时熊猫牌LE32D32液晶电视屏幕亮度实测数据见表。表中的数据按实际信号九窗口的位置进行排列。L=366,Pk=35W,Ps=4W,S=0.272m²,EEILCD=2.92。

表5.2：LE32D32液晶电视屏幕亮度实测数据2

367	356	370
			374	366	365
374	351	374

经过对比以上两组数据，在使用本发明方法后，熊猫牌LE32D32液晶电视能效指数由2.38提升至2.92，产品能效等级达到1级，能效改善效果明显。熊猫牌LE32D32液晶电视应用本发明方法前后屏幕亮度测量效果对比请见附图6。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.直下式LED液晶电视背光模组灯条布局的方法,其特征在于：选取九个窗口测试点，所述测试点均匀分布在窗口的水平三列和垂直三列，具体的设置步骤如下：

(1)确定灯珠和灯条数量：

首先确定所设置的液晶电视屏幕的亮度指标，然后根据选用的液晶面板的透光率、各种光学膜片对亮度的增益和损耗和选用灯珠的光通量，结合背光模组内部腔体的造型和结构尺寸确定出需要使用的灯珠总数和灯条个数；

(2)计算灯珠最大间距：

采用边发射型LED，将边发射型LED近似看作点光源，设其光强I＝I(θ)，发光角为θ，2×r为两灯珠之间的最大距离，扩散板在LED上方h处；满足r≤h tan(θ)，两颗灯珠的最大间距为2×r＝2×h tan(θ)得到一个照度均匀分布的平面；

(3)确定灯条的垂直间距：

加强九个窗口测试点的水平三行位置灯条的亮度，且水平三行位置灯条与三行测试点位于同一条直线上；

(4)确定灯条上的灯珠水平间距：

加强九个窗口测试点的垂直三列位置的灯珠亮度，且水平方向每颗灯珠的最大间距小于2×r＝2×h tan(θ)；

首先确定灯条左右两侧的第一和第二颗灯珠的位置：以这两颗灯珠间距的中心位置正对信号中的窗口两侧测试点且间距靠近；然后确定灯条中间灯珠的位置，确保信号中的中心窗口测试点亮度最佳，再确定剩余灯珠的位置，由灯条两侧向中心等差排列；最后检查灯珠的最大间距是否符合要求，若超过2×r＝2×h tan(θ)，则调整灯珠排列的等差距离；确定灯条上的灯珠的水平间距时，加强信号中九个窗口测试点的垂直三列位置的灯珠亮度。