2024年3月25日发(作者：革慕蕊)
esign
& Application
设计应用
消费类电子
电子产品世界
基于高压LED搭建的背光控制电视系统
Backlight control TV system based on high voltage LEDs
朱杉婷，吴 哲，朋朝明 （深圳创维-RGB电子有限公司，广东深圳 518000）
摘 要：本文引入一种应用在局部背光调节系统的新型高压LED方案，并对其进行了详细讲述，与传统方案相
比，新方案无论是在可靠性、成本、还是效率方面均有不同程度的优化，值得学习和推广。
关键词：局部背光调节；高压LED；BUCK 横流模块；可靠性
随着消费者对液晶电视机画质要求的不断提升，
整体来说，该系统电源效率低、线损大、可靠性低，成
Local Dimming（局部背光调节）作为提升对比度的主
本相对较高。
要技术受到了各大电视机厂家的青睐。众所周知，电视
机的分区越多，Local Dimming的效果越好，动态对比
2 新型高压LED Local Dimming方案
度越高，画质更佳。而在电视机上引入Local Dimming
如何优化Local Dimming所存在的如上几点问题？
技术，通常都会对电视机背光进行分区处理，几颗灯一
同时随着分区越来越多，如何在有限的PCB面积上容
区或者一颗灯一区，主板实时根据图像信号的亮度算法
纳更多的元器件？这些都是要去面对的问题。在此，我
对每个区域进行亮度分析，将结果以电流值的形式与
们引入高压LED的概念，即改变LED的电气特性，将
SPI的方式传输给背光的每一区，从而达到对背光进行
LED的电气规格由3.3 V、300 mA改变成24 V、40 mA
实时亮度调节的目的，表现为亮的区域更亮、暗的地方
的规格，同时保持其光学特性不变（包括LED的发光
更暗，从而提高动态对比度。
亮度、发光曲线以及与光学LENS的匹配光型）。这样
做的目的在于：使用24 V高电压规格的LED，恒流板
1 传统Local Dimming方案分析
无需进行降压处理，而是直接通过电源板输出24 V电
目前高端Local Dimming电视产品均做到了一颗灯
压给LED供电并通过恒流IC对LED进行恒流驱动，
一区或者几灯一区，主流LED（发光二极管）的驱动电
即可以让恒流板省去12 V转3.3 V的BUCK电路。
压为3.3 V，配套的电源板使用12 V输出给恒流板供电，
LED的驱动电流由300 mA降低至40 mA,电源板的输
恒流板通过BUCK电路将12 V降压至3.3 V给LED供
出电流降低至之前的33%，相关元器件均可以降低耐流
电，然后通过恒流芯片进行恒流处理。因采用该种驱动
值规格，选择性更多，价格也会相应降低。同时整个系
方式的电视分区多，模组亮度指标高，在用户观赏方面，
统LED的环路线损也仅为之前的13.3%，线损大大降低。
电视机显示清晰醒目，色彩艳丽，画质极佳，深受消费
恒流板的元器件温升较之前也有较大改善，可靠性更佳。
者的喜爱。但是此种驱动方式由于LED使用大电流驱
由于恒流板省去了BUCK单元电路，PCB的空间更加
动，各区LED的负极到恒流板的路径较长，因此线损
充足，布局、走线更方便，PCB板可以由之前的四层板
很大，恒流板因为负极线产生的热而温度较高，对稳压
改为两层板，成本更低。总之，使用24 V LED方案会
二极管等元器件的耐电流能力要求较高，在选型上带来
给整个系统带来诸多方面的优化，如成本、可靠性、效率、
诸多不便，温度方面需要通过加散热片才能满足要求。
恒流板布板面积等等。接下来将对24 V高压LED方案
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35
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进行详细的讲述。
电子产品世界
�$
设计应用
消费类电子
至3.3 V。24 V LED系统需输出24 V规格，电源可直
接提供24 V规格的输出，无需进行BUCK处理。24 V
LED系统较3.3 V LED系统的差异在于电源板的输出规
格以及恒流板板
有无BUCK电路。
3.3 V LED系
统以及24 V系统
恒流板恒流模块
原理图对比如图4
和图5所示。
3.3 V BUCK
降压模块选用TI
公司的TPS54531
首先从电源系统框图上对3.3 V LED系统和24 V
LED系统框图进行对比，其框图分别如图1和图2所示。
图1 3.3 V电源系统示意图
为降压IC，该IC
具有3.5~28 V的
宽范围输入，集
成一个低Rds的
MOSFET，可以
有效减少BUCK
系统电路的体积。
以65G8210为例，
恒流板使用18个
BUCK单元电路，
为LED负载供电。
3.3 V恒流控
制模块主IC使用Iwatt7025恒流IC，该IC具有多达16
路的恒流控制，每路供电电压可高达85 V，整个108区
恒流板使用9颗恒流板IC。
图2 24 V电源系统示意图
对比框图可以看出，24 V LED系统与3.3 V LED
系统的差异在于电源板的供电输出和恒流板的恒流模
块。以65G8210背光模组为例，背光为108区，当有一
颗灯一区时，3.3 V
LED系统LED需要
3.3 V供电规格，低
电压需要通过降压
的方式实现，体现
在电源系统上为电
源板12 V供电，通
过BUCK电路降压
图3 3.3 V BUCK降压模块
36
ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2022.10
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设计应用
消费类电子
电子产品世界
图4 3.3 V恒流控制模块
图5 24 V横流控制模块
其恒流板上实物对比图如图6、图7所示，省去
恒流板的可靠性。可靠性还主要体现在元器件温升上，
BUCK电路后，电路更简洁，PCB布板空间更大。
表1为两个系统的温度对比表，从表中可以看出，24 V
LED系统在电源板和恒流板的元器件温升上起到了很大
3 两种方案对比
的改善作用，即使是温度降低最少的元器件也有
21°C
。
3.1
可靠性
对于模组部分，有约
5°C
的改善。系统温升的降低可以
系统可靠性，主要包括LED的可靠性和电源板、
大幅提升整体的可靠性，使电视使用寿命更长。
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电子产品世界
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设计应用
消费类电子
1 011 nits，功率为271 W。在相同的膜片和结构搭配下，
使用24 V LED，180颗灯，108区，驱动电流40 mA，
整机亮度为1 023 nits，功率为253.5 W。从亮度数据上
看，亮度基本上一致。从两组数据对比中可以看出，在
亮度指标相同的条件下，24 V LED可以节省17.5 W的
功率，可见24 V LED系统的效率更高。
3.3
主观数据
在主观视效方面，24 V LED与3.3 V LED视效一
样好，主观视效基本上一致。具体视效图如图8和图9
图6 3.3 V LED恒流单元电路
所示。
图8 3.3 V LED模组视效图
图7 24 V高压LED恒流单元电路
表1 系统可靠性对比表
测试点
电源板整流
二极管
恒流板横流
IC
恒流板横流
mos
管
恒流板
PCB
模组背板
LED
负极
3
.
3
V
LED
系统
24
V
LED
系统改善温度
97℃
58
.
4℃
56
.
3℃
61
.
2℃
52
.
1℃
69℃
69℃
37
.
5℃
35
.
2℃
35
.
2℃
47℃
63
.
6℃
28℃
21℃
21℃
26℃
5
.
1℃
5
.
4℃
图9 24 V LED模组视效图
4 结语
以上是基于24 V LED搭建的Local Dimming电视
机系统，相对于传统的低压LED Local Dimming方案，
在系统可靠性、系统成本、视效等方面均有不同程度的
改善。该技术方案属于国内首例，具有积极的带动作用，
该方案的推出，改变现有区域调光的系统方案，提供更
为可靠、低成本的系统。同时该方案的推出将对节能减
排做出积极的贡献，符合国家的绿色环保理念，值得推
广。本方案的顺利完成，奠定了HDR技术基础，为后
续高端系列产品开发积累了经验。
3.2
光学数据
光学数据方面，使用3.3 V LED量产的65G8210整
机，180颗灯，108区，驱动电流280 mA，整机亮度为
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Backlight control TV system based on high voltage LEDs
朱杉婷，吴 哲，朋朝明 （深圳创维-RGB电子有限公司，广东深圳 518000）
摘 要：本文引入一种应用在局部背光调节系统的新型高压LED方案，并对其进行了详细讲述，与传统方案相
比，新方案无论是在可靠性、成本、还是效率方面均有不同程度的优化，值得学习和推广。
关键词：局部背光调节；高压LED；BUCK 横流模块；可靠性
随着消费者对液晶电视机画质要求的不断提升，
整体来说，该系统电源效率低、线损大、可靠性低，成
Local Dimming（局部背光调节）作为提升对比度的主
本相对较高。
要技术受到了各大电视机厂家的青睐。众所周知，电视
机的分区越多，Local Dimming的效果越好，动态对比
2 新型高压LED Local Dimming方案
度越高，画质更佳。而在电视机上引入Local Dimming
如何优化Local Dimming所存在的如上几点问题？
技术，通常都会对电视机背光进行分区处理，几颗灯一
同时随着分区越来越多，如何在有限的PCB面积上容
区或者一颗灯一区，主板实时根据图像信号的亮度算法
纳更多的元器件？这些都是要去面对的问题。在此，我
对每个区域进行亮度分析，将结果以电流值的形式与
们引入高压LED的概念，即改变LED的电气特性，将
SPI的方式传输给背光的每一区，从而达到对背光进行
LED的电气规格由3.3 V、300 mA改变成24 V、40 mA
实时亮度调节的目的，表现为亮的区域更亮、暗的地方
的规格，同时保持其光学特性不变（包括LED的发光
更暗，从而提高动态对比度。
亮度、发光曲线以及与光学LENS的匹配光型）。这样
做的目的在于：使用24 V高电压规格的LED，恒流板
1 传统Local Dimming方案分析
无需进行降压处理，而是直接通过电源板输出24 V电
目前高端Local Dimming电视产品均做到了一颗灯
压给LED供电并通过恒流IC对LED进行恒流驱动，
一区或者几灯一区，主流LED（发光二极管）的驱动电
即可以让恒流板省去12 V转3.3 V的BUCK电路。
压为3.3 V，配套的电源板使用12 V输出给恒流板供电，
LED的驱动电流由300 mA降低至40 mA,电源板的输
恒流板通过BUCK电路将12 V降压至3.3 V给LED供
出电流降低至之前的33%，相关元器件均可以降低耐流
电，然后通过恒流芯片进行恒流处理。因采用该种驱动
值规格，选择性更多，价格也会相应降低。同时整个系
方式的电视分区多，模组亮度指标高，在用户观赏方面，
统LED的环路线损也仅为之前的13.3%，线损大大降低。
电视机显示清晰醒目，色彩艳丽，画质极佳，深受消费
恒流板的元器件温升较之前也有较大改善，可靠性更佳。
者的喜爱。但是此种驱动方式由于LED使用大电流驱
由于恒流板省去了BUCK单元电路，PCB的空间更加
动，各区LED的负极到恒流板的路径较长，因此线损
充足，布局、走线更方便，PCB板可以由之前的四层板
很大，恒流板因为负极线产生的热而温度较高，对稳压
改为两层板，成本更低。总之，使用24 V LED方案会
二极管等元器件的耐电流能力要求较高，在选型上带来
给整个系统带来诸多方面的优化，如成本、可靠性、效率、
诸多不便，温度方面需要通过加散热片才能满足要求。
恒流板布板面积等等。接下来将对24 V高压LED方案
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至3.3 V。24 V LED系统需输出24 V规格，电源可直
接提供24 V规格的输出，无需进行BUCK处理。24 V
LED系统较3.3 V LED系统的差异在于电源板的输出规
格以及恒流板板
有无BUCK电路。
3.3 V LED系
统以及24 V系统
恒流板恒流模块
原理图对比如图4
和图5所示。
3.3 V BUCK
降压模块选用TI
公司的TPS54531
首先从电源系统框图上对3.3 V LED系统和24 V
LED系统框图进行对比，其框图分别如图1和图2所示。
图1 3.3 V电源系统示意图
为降压IC，该IC
具有3.5~28 V的
宽范围输入，集
成一个低Rds的
MOSFET，可以
有效减少BUCK
系统电路的体积。
以65G8210为例，
恒流板使用18个
BUCK单元电路，
为LED负载供电。
3.3 V恒流控
制模块主IC使用Iwatt7025恒流IC，该IC具有多达16
路的恒流控制，每路供电电压可高达85 V，整个108区
恒流板使用9颗恒流板IC。
图2 24 V电源系统示意图
对比框图可以看出，24 V LED系统与3.3 V LED
系统的差异在于电源板的供电输出和恒流板的恒流模
块。以65G8210背光模组为例，背光为108区，当有一
颗灯一区时，3.3 V
LED系统LED需要
3.3 V供电规格，低
电压需要通过降压
的方式实现，体现
在电源系统上为电
源板12 V供电，通
过BUCK电路降压
图3 3.3 V BUCK降压模块
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图4 3.3 V恒流控制模块
图5 24 V横流控制模块
其恒流板上实物对比图如图6、图7所示，省去
恒流板的可靠性。可靠性还主要体现在元器件温升上，
BUCK电路后，电路更简洁，PCB布板空间更大。
表1为两个系统的温度对比表，从表中可以看出，24 V
LED系统在电源板和恒流板的元器件温升上起到了很大
3 两种方案对比
的改善作用，即使是温度降低最少的元器件也有
21°C
。
3.1
可靠性
对于模组部分，有约
5°C
的改善。系统温升的降低可以
系统可靠性，主要包括LED的可靠性和电源板、
大幅提升整体的可靠性，使电视使用寿命更长。
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1 011 nits，功率为271 W。在相同的膜片和结构搭配下，
使用24 V LED，180颗灯，108区，驱动电流40 mA，
整机亮度为1 023 nits，功率为253.5 W。从亮度数据上
看，亮度基本上一致。从两组数据对比中可以看出，在
亮度指标相同的条件下，24 V LED可以节省17.5 W的
功率，可见24 V LED系统的效率更高。
3.3
主观数据
在主观视效方面，24 V LED与3.3 V LED视效一
样好，主观视效基本上一致。具体视效图如图8和图9
图6 3.3 V LED恒流单元电路
所示。
图8 3.3 V LED模组视效图
图7 24 V高压LED恒流单元电路
表1 系统可靠性对比表
测试点
电源板整流
二极管
恒流板横流
IC
恒流板横流
mos
管
恒流板
PCB
模组背板
LED
负极
3
.
3
V
LED
系统
24
V
LED
系统改善温度
97℃
58
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4℃
56
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3℃
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2℃
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1℃
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69℃
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5℃
35
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2℃
35
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47℃
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6℃
28℃
21℃
21℃
26℃
5
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1℃
5
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4℃
图9 24 V LED模组视效图
4 结语
以上是基于24 V LED搭建的Local Dimming电视
机系统，相对于传统的低压LED Local Dimming方案，
在系统可靠性、系统成本、视效等方面均有不同程度的
改善。该技术方案属于国内首例，具有积极的带动作用，
该方案的推出，改变现有区域调光的系统方案，提供更
为可靠、低成本的系统。同时该方案的推出将对节能减
排做出积极的贡献，符合国家的绿色环保理念，值得推
广。本方案的顺利完成，奠定了HDR技术基础，为后
续高端系列产品开发积累了经验。
3.2
光学数据
光学数据方面，使用3.3 V LED量产的65G8210整
机，180颗灯，108区，驱动电流280 mA，整机亮度为
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