本實用新型涉及一種LED應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)方案，特別是一種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組。

背景技術(shù)：

目前，液晶屏的背光已經(jīng)告別了CCFL時代，市場上大尺寸26寸至84寸的LCD-TV液晶屏為了將屏做得盡量薄，配套的背光源基本上是用LED做側(cè)光式背光，亮度只有300-400 流明，只適合室內(nèi)環(huán)境工作，無法在戶外強(qiáng)光環(huán)境下應(yīng)用。如本人在2009年的實用新型專利的“應(yīng)用于大尺寸LCD超高亮度LED矩陣直下式背光模組”，專利號：ZL200910105907.3，就提高LCD屏的亮度到1000-1500流明提供了解決方案。受當(dāng)時LED封裝技術(shù)的限制，該方案還存在功耗較高，光電轉(zhuǎn)換效率偏低的問題。

大尺寸LCD屏的背光模組主要有2類，分別是側(cè)光式和直下式(底光式)。目前在消費類市場上主流的LCD-TV寬屏都是用LED做側(cè)光源，側(cè)光式背光是由LED燈條(放在液晶屏的側(cè)邊)，導(dǎo)光板(透明亞克力板印有反光點)，光學(xué)反光膜和增光膜，塑膠框和金屬框組成，亮度范圍都在300-400流明。而直下式背光是由LED矩陣光源板放在液晶屏的背后，霧板(半透明亞克力板)，光學(xué)反光膜和增光膜，塑膠框和金屬框組成。用LED做光源已有幾年，目前應(yīng)用于小尺寸LCD屏，如手機(jī)， PDA，平板電腦，手持?jǐn)z像機(jī)屏都是LED側(cè)式背光，筆記本電腦屏和桌面上的LCD顯示器也用的是LED側(cè)式背光的LCD屏，亮度范圍都是在200-300流明左右，戶外陽光下的顯示效果不佳。

26寸以上，甚至大到55---84寸的LCD-TV寬屏由于生產(chǎn)廠商追求將屏的厚度做得盡量薄，也都是采用LED側(cè)式背光，亮度只可以達(dá)到300-400流明，個別屏的亮度可達(dá)到700流明。在高亮LCD屏的市場上，生產(chǎn)廠家都是用LED矩陣制作超高亮直下式背光，如本人專利：ZL200910105907.3中公開的技術(shù)方案，制作高亮LCD液晶屏供戶外應(yīng)用。目前國內(nèi)只有幾家公司有能力生產(chǎn)這類產(chǎn)品，但大部分的方案都存在光電轉(zhuǎn)換效率低，達(dá)不到目前客戶對亮度的更高要求，LED背光功耗偏高，產(chǎn)生的熱量高，屏的過熱問題嚴(yán)重，可靠性低影響使用壽命。

目前在26寸至55寸，及55寸以上LCD-TV大屏上，國內(nèi)各生產(chǎn)廠家推出市場的高亮液晶屏產(chǎn)品基本上都是LED直下式背光，亮度都是1500流明的，亮度達(dá)不到戶外強(qiáng)光環(huán)境可視的顯示要求；而高功耗和高熱，戶外高溫環(huán)境應(yīng)用會有很大問題，尤其是戶外陽光直接照射下，情況更差，屏幕很快會因背光高溫和陽光吸熱雙重原因產(chǎn)生的高溫變黑，無法正常顯示。

在授權(quán)專利：ZL200910105907.3公開的技術(shù)方案中，受當(dāng)時LED燈的封裝技術(shù)所限，在應(yīng)用于32寸以上LCD大尺寸屏的高亮背光方案中，采用的是三芯LED燈珠，亮度高但封裝尺寸較大，因此燈與燈之間的排列間距較大，燈與霧板的空間高度的距離也較大，造成光電轉(zhuǎn)換效率低，高功耗產(chǎn)生高熱，在戶外高溫環(huán)境中陽光直接照射下，屏幕很快會因背光高溫和陽光吸熱雙重原因產(chǎn)生的高溫發(fā)生黑屏現(xiàn)象，無法正常顯示。

本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是用LED矩陣制作超高亮度陽光下可視直下式背光模組，將LCD模組的亮度提高5 倍以上，達(dá)到2000流明以上，甚至更高到3500-5000流明，滿足戶外陽光下可視的亮度要求，同時將功耗降低減少背光產(chǎn)生的熱量，為戶外多媒體播放，強(qiáng)光環(huán)境LCD顯示屏的應(yīng)用提供可靠性更高，能耗更低的超高亮度陽光下可視LCD顯示模組。

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種新的技術(shù)方案以解決現(xiàn)存的技術(shù)缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的亮度低，不符合室外使用要求、能耗高、發(fā)熱量高、可靠性差等技術(shù)缺陷。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組，包括霧板、PCB電路板和設(shè)置在所述電路板的LED矩陣模塊，所述LED 矩陣模塊包括多列相互并聯(lián)連接的LED光源列，每一LED光源列包括12-24顆LED光源，所述PCB電路板的尺寸匹配LED 矩陣模塊上每列的LED光源數(shù)量和LED光源列的總列數(shù)，所述 LED光源為表面焊接SMD單芯封裝全白色高亮頂光LED燈珠，其封裝尺寸為4014，即4.0x1.4mm，LED光源色彩坐標(biāo)值為X： 0.303；Y：0.293附近，LED光源亮度值在7000mcd以上，以 0.1V分檔篩選，LED光源采用額定電流為60mA正向電流標(biāo)準(zhǔn)級電流。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述LED矩陣模塊電路將 12-24顆LED光源串聯(lián)成列，數(shù)十列所述LED光源列并聯(lián)連接，所述LED矩陣模塊電路采用升壓式DC-DC恒流驅(qū)動。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PCB電路板與霧板之間的距離為12.5-15mm。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED矩陣模塊上的 LED光源的橫向間距為10-12.8mm，所述LED矩陣模塊上的LED 光源的縱向間距為10-12.8mm。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，LED矩陣模塊上的LED 光源縱橫之間的距離以11.6mm為間距值，可做正負(fù)10％的調(diào)整。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PCB電路板為厚度 1.0-1.6mm的單面鋁基板電路板。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PCB電路板設(shè)有 LED光源的一面設(shè)置涂設(shè)有純白色反光油漆，PCB電路板上涂設(shè)有反光油漆的一面設(shè)置有反光膜，所述反光膜上開設(shè)有用于 LED光源穿過的通孔。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PCB電路板背部設(shè)置有E型鋁型材散熱板，所述E型鋁型材散熱板與PCB電路板之間采用散熱硅膠緊密粘合。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述E型鋁型材散熱板上方設(shè)置有若干散熱風(fēng)扇。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組，本實用新型提供了高亮背光模組為LED矩陣高亮直下式背光模組，其亮度可達(dá)到2000 流明以上，甚至達(dá)到3500-5000流明，滿足戶外陽光下可視的應(yīng)用，應(yīng)用范圍廣；該種背光模組功耗只有現(xiàn)有LED直下式高亮背光的65％甚至更低，低功耗無過熱問題；所述LED光源是表貼焊接在鋁基板電路板上的，配合E型散熱鋁型材散熱板直接散熱，散熱性很好；所用的電源是升壓式DC-DC直流驅(qū)動電源，具有92％以上的高轉(zhuǎn)換效率、可靠性高；模塊化LED矩陣木塊和模塊化配套電源設(shè)計，方便擴(kuò)展應(yīng)用到任何尺寸的LCD 大屏，無需為超大尺寸高亮LCD屏的驅(qū)動電源的開發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)再投入時間和資金，經(jīng)濟(jì)性好，節(jié)省成本和時間。

該種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的亮度低，不符合室外使用要求、能耗高、發(fā)熱量高、可靠性差等技術(shù)缺陷。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型裝配示意圖；

圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)拆分圖；

圖3是本實用新型另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4是本實用新型中LED光源的電流示意圖；

圖5是本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護(hù)的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本實用新型創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合，參照圖1-7。

在專利：ZL 200910105907.3所述方案，受當(dāng)時LED燈的封裝技術(shù)所限，在應(yīng)用于32寸以上LCD大尺寸屏的高亮背光方案中，采用的是三芯LED燈珠，亮度高但封裝尺寸較大，因此燈與燈之間的排列間距較大，燈珠與霧板的空間高度的距離也較大，造成光電轉(zhuǎn)換效率低，高功耗產(chǎn)生高熱，在戶外高溫環(huán)境中陽光直接照射下，屏幕很快會因背光高溫和陽光吸熱雙重原因產(chǎn)生的高溫發(fā)生黑屏現(xiàn)象，無法正常顯示。

本實用新型的目的是應(yīng)用LED封裝技術(shù)改進(jìn)后的新型LED 燈珠制作LED矩陣直下式超高亮度背光模組，亮度在專利 ZL200910105907.3的基礎(chǔ)上提高一倍以上，可以提高到2000 流明，甚至更高達(dá)到3500-5000流明，既可滿足戶外陽光下亮麗可視的更高亮度要求，又能解決功耗過大和產(chǎn)生的過熱問題；整體背光模組是升壓式DC-DC直流電源供電，提高電源轉(zhuǎn)換效率，并改善了整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性，模塊化背光設(shè)計，方便拼接和擴(kuò)展，可極方便地應(yīng)用到任何尺寸的LCD大屏上，也方便了背光電源的模塊化擴(kuò)展配套，無需為更大的LCD屏制造更大功率的背光電源；LED矩陣的亮度可控范圍大，可將亮度降到最高亮度的5-15％，為提高動態(tài)對比度提供了可行性，大大改善夜晚黑暗環(huán)境的顯示效果，并節(jié)能環(huán)保。

本實用新型最主要的要點就是如何在目前市場上眾多的 LED產(chǎn)品中選用最適合的一款LED，其在市場上的產(chǎn)能相對較大成本又低、有較大的價格優(yōu)勢，設(shè)計什么電路和矩陣模式而能最大限度發(fā)揮該LED的發(fā)光功效，達(dá)到本實用新型的最高亮度要求、亮度可控和良好的均勻度指標(biāo)，如何將LED熱量引導(dǎo)到背光模組外面及散熱方式。

本實用新型所采用的主要技術(shù)方案為：

一種大尺寸液晶屏LED矩陣直下式高亮背光模組，包括霧板1、PCB電路板2和設(shè)置在所述電路板2的LED矩陣模塊3，所述LED矩陣模塊3包括多列相互并聯(lián)連接的LED光源列，每一LED光源列包括12-24顆LED光源31，所述PCB電路板2 的尺寸匹配LED矩陣模塊上每列的LED光源31數(shù)量和LED光源列的總列數(shù)，所述LED光源31為表面焊接SMD單芯封裝全白色高亮頂光LED燈珠，其封裝尺寸為4014，即4.0x1.4mm， LED光源31色彩坐標(biāo)值為X：0.303；Y：0.293附近，LED光源31亮度值在7000mcd以上，以0.1V分檔篩選，LED光源 31采用額定電流為60mA正向電流標(biāo)準(zhǔn)級電流。

首先本實用新型技術(shù)方案中，所選用的LED光源3是單芯小尺寸封裝的LED燈珠，典型型號是4014，其尺寸為 4.0x1.4mm，LED光源31為表面焊接SMD單芯封裝全白色高亮頂光LED，色彩坐標(biāo)值為X：0.303；Y：0.293附近，與日光顏色接近，LED光源31亮度值在7000mcd以上，60mA正向電流標(biāo)準(zhǔn)級(小功率級)，要求以0.1V分檔篩選，保證在低電壓小電流工作狀態(tài)時良好的一致性。為了達(dá)到良好的亮度和均勻度指標(biāo)，LED矩陣模塊3所用的LED光源31數(shù)量較多，是高密度排列；選用這款60mA標(biāo)準(zhǔn)級LED，是為了將總功率盡量降低，達(dá)到低功耗，減少背光產(chǎn)生的過熱問題。雖然市場上有亮度更高的大功率LED，如120mA正向電流大功率級和陶瓷封裝大功率級，但單點亮度太高點光源效應(yīng)太強(qiáng)，反而難于達(dá)到良好的均勻度，而如選用大功率的LED，總功率必然會增加太多，造成功耗過大和過熱問題。本實用新型的LED背光是模塊化方式，每個LED矩陣模塊3所用的LED光源31的數(shù)量可控制在300-500顆，在這個數(shù)量內(nèi)做到每個LED矩陣模塊3 所用的LED光源采用0.1V分檔是完全可行的，即LED是 3.0-3.1V、3.1-3.2V、3.2-3.3V、3.3-3.4V分檔，分別用在單個LED矩陣模塊3上，而每個背光模塊之間的電壓差別可由其供電電源作出調(diào)整，達(dá)到模塊組的一致。

進(jìn)一步地，所述PCB電路板2為厚度為1.0-1.6mm單面鋁基板電路板，PCB電路板2背部設(shè)置有10-15mm厚的E型鋁型材散熱板4，PCB電路板2上設(shè)有LED光源2的一面涂上純白色反光油漆，增加反光效果，見圖1；所述PCB電路板2上設(shè)有LED光源31的這一面再加一片反光膜,反光膜上預(yù)先按 LED光源31的大小尺寸和位置預(yù)先打好孔，然后再貼在PCB 電路板2上，進(jìn)一步增加反光效果；所述E型鋁型材散熱板 4可由多片拼接而成，E型鋁型材散熱板4的尺寸可與整體背光模組的底板面積一樣，見圖2；焊好LED光源31的PCB電路板2用散熱硅膠緊密粘合在E型鋁型材散熱板4上并用螺絲固定，做成LED背光模組底板，采用E型鋁型材散熱板4的目的是為了將LED的熱量直接引導(dǎo)出來，提高產(chǎn)品的散熱性能；在LED背光模組E型鋁型材散熱板4的上方，可適當(dāng)加裝散熱風(fēng)扇，增加散熱效果，見圖3。

優(yōu)選地，所述LED矩陣模塊3的電路是采用串、并相結(jié)合的電路，目前LCD-TV屏的背光電源大多數(shù)是采用24VDC直流工作電壓供電，根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)，本實用新型的電路是用12-24 粒LED電源31串聯(lián)成列，數(shù)十列并聯(lián)組成一塊LED矩陣模塊 3的電路，根據(jù)屏的尺寸大小確定并聯(lián)組的數(shù)量和矩陣模塊的長度，見電路原理圖4；LED矩陣模塊3的數(shù)量及其排列組合方式也是根據(jù)屏的尺寸大小確定其數(shù)量和排列組合方式，可全垂直組合排列，如26寸和32寸屏，見圖5；或水平對分組合排列，如42寸至84寸以上的屏，見圖6。

優(yōu)選地，LED矩陣模塊3排列的方式和數(shù)量是以達(dá)到最高亮度要求和實現(xiàn)良好的均勻度為原則，LED矩陣模塊3以18 粒LED光源31串聯(lián)電路為一列，每粒LED光源31的橫向和縱向的間距是10-12.8mm，根據(jù)屏的大小在此范圍內(nèi)作出調(diào)整，每列LED串聯(lián)電路的行間距離也是10-12.8mm，這樣各個LED 光源31縱橫之間組成方型矩陣，所述PCB電路板2的長度與行的數(shù)量根據(jù)這樣的排列組合方式一直延伸到LCD屏可視區(qū)的兩邊，同樣根據(jù)屏的大小作出調(diào)整，以滿足LED矩陣模塊3 排列的面積與LCD顯示區(qū)一致。

優(yōu)選地，本實用新型的LED矩陣模塊3排列中最重要的數(shù)據(jù)是各個LED光源31縱橫之間的距離以11.6mm為間距值，可做正負(fù)10％的調(diào)整，過密會增加LED使用數(shù)量，增加功耗，間距過大會影響亮度和均勻度，影響整體顯示效果。根據(jù)該LED 光源31間距將PCB電路板2與霧板1之間的距離拉近，縮短到14mm，目前大多數(shù)大尺寸屏的直下式背光中，為了減少燈珠的數(shù)量，通常采用大尺寸LED燈珠加散光燈罩，為了滿足均勻度的要求，LED燈板與霧板間的距離必須足夠大，大部分都是20-25mm；本實用新型采用的技術(shù)方案是小尺寸LED光源31 高密度排列，拉近與霧板1的距離，將LED光源31投射光的損耗減到盡量小，本實用新型中所用的LED光源31發(fā)光角度是120度，各LED光源31的有效光投射區(qū)在各個LED光源31 之間需要有部分重疊，來改善均勻度，見圖7。

高亮LCD模組與市場上標(biāo)準(zhǔn)低亮的LCD屏有其不同的特點和應(yīng)用方法，標(biāo)準(zhǔn)低亮的LCD屏的亮度調(diào)節(jié)是用OSD調(diào)節(jié)顯示圖象的增益來實現(xiàn)的，不是調(diào)節(jié)背光的實際亮度；高亮LCD 模組是不能用這個調(diào)節(jié)方式的，因為OSD增益調(diào)節(jié)范圍太小，必須要調(diào)節(jié)背光的實際亮度。對高亮LCD模組來說，一方面它的亮度高，適合在白天和強(qiáng)光環(huán)境中應(yīng)用，另一方面，在晚間和黑暗環(huán)境中，亮度必須可以降下來，否則就太刺眼。這就需要非常細(xì)微的、線性的亮度可調(diào)控制電路；而對于整體功耗和溫度的控制，總電流的限定和控制就尤其至關(guān)重要。針對該要求和特性，本實用新型的LED矩陣高亮直下式背光模組對供電控制電路有特殊嚴(yán)格的要求，電壓和電流都要做到是相對恒定，既是恒流源又是恒壓源，并且同步雙控，電壓升同時電流也升，電壓降同時電流也降；由于是升壓式DC-DC驅(qū)動電路，由最暗到最亮的輸入電壓調(diào)整的范圍，以18粒LED光源31 串連電路為例，是在41.4-57.6V之間，在最高亮度狀態(tài)時，每粒LED光源31上的電壓降不超過3.05-3.2V，每一組的電流最大值是45mA，以此控制LED光源31溫度不會過熱，在最暗狀態(tài)可降到接近3-5mA，LED光源31在最高亮度工作時，其基底以不超過55℃為限，此為本實用新型的最重要的數(shù)據(jù)，超過電流最大值，LED光源31的發(fā)光將因過熱而不升反降。由于采用E型鋁型材散熱板4，LED光源31的熱量可以直接經(jīng) E型鋁型材散熱板4導(dǎo)出，在E型鋁型材散熱板4再加裝風(fēng)扇提高散熱效果。

以上是對本實用新型的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。