漫談節能LCD電視的LED背光區域調光

圖1，64通道全集成LED區域背光驅動晶片。

根據澳大利亞Digital CEnergy機構統計， 2012年LCD (液晶屏)電視的總用電量會超過200萬兆瓦，並在2020年增加到1,200萬兆瓦，相當於2008年的10倍，顯而易見，近年來LCD電視的快速發展與普及也帶來了不可忽視的能耗問題。現在CRT(陰級射線管)電視逐漸被LCD電視取代，同時，家庭購買數量也在穩步增長，如今美國平均每個家庭擁有2.4台LCD電視，遠大於1990年每個家庭擁有1台CRT電視的平均數。雖然每台LCD電視的耗電量在逐年下降，其普及率的提高卻逐年增加每個家庭的電視耗電總量，在家用電器中，LCD電視已成為緊隨電冰箱之後的主要耗電電器。

因此，一系列的LCD電視節能標準應運而生，其中最嚴格的當數將於2012年5月1日起生效的EPA能源之星5.0標準，尤其針對50吋以上的超大屏幕LCD電視，強制規定了108瓦的使用模式的能耗上限。能源之星節能標準也第一次規範了電視的絕對能耗額，有別於以往的與屏幕尺寸對應的相對標準。

在過去的10年來，我們目睹了LCD電視的信號處理通路的發展歷程：多種功能模塊逐步集成為單晶片，在迅速降低成本的同時，能耗也隨之逐步下降。類似的發展與革新也在近年來發生在LCD電視的電源通路上，其中最主要的當數LCD電視中最大能耗的單元功能，即超過LCD電視總能耗60%以上的LCD背光。

正如筆記型電腦的背光在過去2年內基本上完成了從CCFL(冷陰極螢光燈)至LED背光的轉換，LCD電視背光的轉換會在近年內完成。其主要節能功效源自於LED高於CCFL的光電轉換效率，並隨著LED發光材料技術的快速發展，其節能效果會越來越顯著。

最直接了當的LCD電視的LED背光方法是沿用筆記型電腦的LED背光方案，將多顆LED排成一列，安放在LCD顯示屏的上下兩側。這樣一來，在LCD電視上可以繼續保留筆記型電腦LED背光的成本低廉、體積纖薄的優點，並在相當程度上保留並簡單延伸其已有的生產線及工藝，尤其是對中小屏LCD電視，不失為有效方案。為了進一步降低成本，甚至僅下邊單側的LED背光方案在小屏幕LCD電視中也曾採用。

這種側下式(Edgelit)的LED背光電視走入市場後，因其纖薄的流行風格，廣受市場的青睞，進一步提高了LED背光的LCD電視的市場地位，迎合了對價格較敏感的客戶群需求。同時，從技術角度上，科技人員利用LED快速的光電轉化速度，發明了區域調光(Local Dimming)技術，與側下式或直下式(Directlit)的LED背光結構相結合，將整屏圖像分為1維或2維的區域，並根據每一個區域內顯示圖像的內容動態地調整區域LED背光亮度，大大地提高了圖像對比度和色彩飽和度，在進一步降低LCD電視能耗的同時，將LCD電視的圖像質量提高到遠優於CCFL電視及PDP(等離子)電視的水準，迎合了對圖像品質較敏感的客戶群需求。

iWatt是LED區域背光領域的技術領先企業，憑藉其多年來在數位電源領域的成功經驗，以及在LED照明及智慧電源市場的領導者地位， 將其數位電源控制技術推廣至LCD電視的LED背光應用。iWatt獨創的自適應智慧專利技術可以自動檢測並補償由於LED壓降(VF)不匹配因素，使眾多通道LED共享同一電源成為可能，並結合其數位電源的強大功能，解決了眾所周知的高壓開關及整流電阻的集成熱損耗問題。在2010年推出了世界上第1顆64通道全集成LED驅動晶片，取代了傳統上需要用4顆16通道晶片，32顆雙封裝高壓開關管，及64個電流檢測電阻來實現的全部功能，將關鍵器件總管腳數目從原來的576管腳降至僅需的88管腳(如圖1)，同時，其強大的SPI可編程能力，使該晶片同樣適用於側下式及直下式的區域調光(如圖2)，在提供高品質低成本LED背光的同時，進一步降低LCD電視的能耗，為客戶提供了成本最低、體積最小的LED背光方案。

如果2012年全世界預計銷售的1.7億台LED背光的LCD電視均採用側下式或直下式區域調光，將節省30兆瓦的電量，足以供應美國紐約市所有家庭10個月的總用電量。