LED电视的技术概览及DLP的优势2

LED技术突破
  

 近来晶粒材料和封装生产方面的创新使LED亮度达到极高水平。基板使用了新的材料，提高了导热性能，从而吸收更多的能量，发出更亮的光。亮度的提升带来了新的LED应用，如汽车照明、交通信号，以及最新的电视显示屏。图2描述了新的架构。 
图 2 – 基本LED构造
 
  
    磷化铝铟镓和氮化铟镓生产水平的显着提升使蓝光和绿光的亮度分别得以提高，而其它颜色（如琥珀和青色）也随即问世。这些改进使整个系统能以等同于利用普通灯泡技术的亮度忠实地再现色彩，且寿命更长。其它的性能改进包括系统层的特性，如瞬时显像，无水银，无色彩刷新伪像，动态可调亮度，以及更宽的色域。图3将LED和通用参考标准 (Rec. 709)的色域范围作了比较。
 
图3 – LED色域
 
  

     LED照明的色域非常宽（比高清电视的色彩标准[Rec. 709]宽40%），因而色彩的忠实度更高。对于寿命和色彩还原度都有极高要求的电视机产品而言，LED技术尤其具有吸引力。随着LED技术的持续发展，其对于电视机产业的影响也与日俱增。图4描述了LED技术的演进，以及未来几年的亮度效率。
图4 – 照明技术演进
 

>> LED技术挑战
 
    控制LED晶粒的热稳定性是LED发旋旋光性能和稳定性的关键所在。LED架构发出的漫射光从PN结构的表面和四周射向各个方向（在180度空间内均匀分布）。尽管这看起来效率很高，但实际上大部分光都被邻近的晶粒、基板，或者其它LED表面吸收了。这一吸收造成了整个LED装置热负荷的增加。为了获得最大的光输出和可靠性，热的问题必须妥善处理。此外，对于需要将光能集中到小型显示设备（如DLP® 高清电视）成像的应用而言，任何超出系统光学径角的光都不可用，且还有可能造成热度并增加系统能耗。因此, 控制对光的吸收，将光的发散形状和系统的光学径角相对应并提升热效率，将热从晶粒中发散出去，对于提高LED的产出和可用性都至为关键。
 
    对于传统的应用而言，LED一般以连续波的模式驱动（100%负载循环）。但对高亮度应用而言，这一模式并没有优势。由于PN连接的平均温度决定了LED的输出亮度和寿命，因此需要以较小的负载循环来驱动LED。负载循环小了之后，LED的电流负载可以更高，并在PN连接平均温度较低的情况下增加光的输出。实现这一点的挑战在于，驱动电路必须能产生快速变换的波形，在几个微秒之内交换极大的电流。这对于LED电源驱动器的设计无疑是一个挑战。不过解决方案已经被设计出来，可以轻易地解决这一难题。
 
    更高的温度负载带来的另一个挑战是色移。随着PN连接温度的变化，输出光线的波长会发生10nm以上的偏移。这一色移不仅会影响该颜色的色点，还会影响到整个系统的白点，因为白色是由各种颜色混合而成的。为了从根本上解决色移的问题，LED必须以较低的功率运行，或保持极高的热稳定性。不过随着对系统反馈的回应，以及恰当的电源控制演算，现今的技术已经可以在维持高亮度效率的同时实现白色的稳定性。

>> 使用LED照明的DLP®电视
 
    德州仪器已经开发出了充分利用LED照明技术优势的DLP® 高清电视，其亮度性能已经能与基于灯泡的系统相媲美。通过使用新一代的高亮度LED，实施独特的反馈系统，DLP® 高清电视已经能够充分利用LED照明的优势。图5描述了该系统的基本光学结构。

    通过独特的反馈算法，德州仪器证明了任何可能影响白点的色移都可以被控制在不为肉眼察觉的范围内。
 
    目前，运用LED技术的DLP® 产品都使用了德州仪器的DSP部件实时处理系统信息，在广大的操作温度范围内提供稳定性，并最大化亮度和可靠性。
 
图5–DLP® 高清电视LED架构
 
 

>> DLP® 产品性能优势
 
    LED技术的快速交换能力与DLP® 技术的快速交换性能天衣无缝的互相搭配。利用DMD和LED的高速性，色彩的刷新率远远高过现有设计水平；色彩的随意排列也成为可能。最终，图像色深更大，动态效果更佳， 亮度亦更高。增加LED的交换频率可以实现更大的能源驱动，并减小PN连接的热负荷。DLP® 技术的快速交换能力充分利用LED新开发的色彩，通过单个DMD设备实现多重色彩配置，从而获得更大灵活性。在DLP® 系统中，LED 无需极化，只要将光精确地从DMD镜面反射出去。光线按需取用，效率极高，使亮度和系统的效率达到最大，并减少发热。最终的结果是系统的成本降低，亮度提高，色域加宽，远远超越利用普通照明源的传统系统。
 
>> 结论
 
    随着LED技术不断提高亮度和稳定性，LED照明很可能成为未来多项应用的主流光源。今后的技术发展将进一步利用LED快速交换能力以提升视频的性能和对比度，而无需通过光电机械部件；生成的可调节色域将远远超过传统照明源。新产品将很快获益于上述基本性能，提供全新的独特设计——包括瞬时显像，更佳的色彩，以及经由DLP® 微镜阵列的高速响应带来的更佳图像质量。随着LED和DLP® 技术双剑合璧，DLP® 高清电视的性能和可靠性甚至将大大超越现有的DLP® 高清电视产品。