1、LED背光源

    隨著技術的發展，LED背光源的液晶屏以節能、超薄等優點，迅速的取代CCFL背光源的屏。這在電視機行業凸顯得比較明顯。而時至今日，液晶拼接行業的主流尺寸產品仍是以CCFL為主。盡管從前端的液晶屏企業到后端的整體制造企業都開始布局LED的產品，但礙于整個安防顯示行業對液晶屏需求相對于電視機行業對液晶屏的需求，仍屬于相對較小的行業。從而導致液晶屏生產企業對拼接顯示專用屏的生產仍處于跟隨電視用屏的需求。

    對于已經經過充分市場競爭的電視用的液晶屏而言，價格因數非常敏感，并且根據調查平均每臺電視機的使用時間為每天3個小時，能耗并不明顯，因此，在背光從CCFL轉為LED后，基于價格因數，電視機所用液晶屏的發展也就處于暫時無進一步發展方向的現在。

    而對于液晶拼接而言，雖然也有LED背光屏的出現，但仍屬于背光常亮的產品，在節能和對比度低的方面，仍未解決。

    圖四為新上市的46寸LED背光源的液晶拼接單元的功率占比圖。

圖四：LED背光源液晶拼接屏的功率占比圖

    從圖四種我們可以看出，雖然液晶拼接屏的背光從CCFL轉為LED后，背光源的功率從312W轉為了165W，基本降低了47%，但背光源的能耗仍是其中最大的。

    因此，單純的改變背光源并不能降低背光源功率在拼接屏中的功率占比，只能改變背光源常亮的方式，才能在LED背光源的基礎上，進一步降低功率。
 
    2、區域調光

    為改變背光常亮的狀態，可以通過讓背光的亮度隨著圖像的內容的變化而變化，當整幅圖像亮時，背光全亮，當整幅圖像全黑時，背光全黑，而當圖像有亮有暗時，背光通過自動控制進行變換，并且亮的部分不能影響暗的部分。

    顯然，CCFL 背光是不可能實現這種區域亮度控制的，一方面是因為CCFL 的形狀是長條形，根本無法進行區域劃分，另一方面則是因為它的亮度也不可能按照圖象的內容進行快速調整。同時，在采用LED 作為區域亮度控制時，只能采用直下式背光，而不能采用側射式。

    雖然該技術在液晶電視行業已經提出多年，但礙于液晶電視行業的價格競爭激烈，增加此功能一是會造成成本急劇上升，二是對于家庭用戶而言，此功能基本沒有實際意義，畢竟每天的電視機工作時間有限，短時間的工作是看不出該技術的優勢的。

    而對于監控而言，面對常年24小時開機的使用，節能就比較明顯。后面將會具體計算節能優勢。

    下面將具體論述該方案的實現原理。

    （1）區域調光簡介

    在液晶模組中，如果將模組的背光分為幾個區域，再根據所顯示的圖像內容獨立控制每個區域的背光亮度變化，就實現了區域調光的基本功能，如圖五所示。

圖五：區域調光的原理

    （2）背光源的選擇

    從結構上來看，能夠用來實現Local Dimming功能的LED背光類型可以分為兩大類：直下式LED背光和側入式LED背光。

    早期，人們多關注的是直下式LED背光。這種應用中，在水平和垂直方向上將屏幕的背光源劃分為若干區塊，每個LED的分區一般為正方形等規則形狀，分區內的所有LED連接在一起，且可以隨著液晶面板上對應圖像位置的畫面明暗程度進行亮度調節，以實現對比度的提高、畫質的改善和動態功耗的降低，如圖六所示：

圖六：直下式背光的區域調光

    然在這種應用中，同樣尺寸的LED的數量會比側入式LED背光多出數倍，導致LED的成本方面不具有優勢，但要做到圖像背光亮度的精細調整，這是最佳的方案。

    側入式背光模組的原理也并不復雜。沿著LED燈條排布的方向將屏幕分為幾個區域，通過DSP芯片的處理分別控制每一個區域的亮度變化，以實現Local Dimming功能，如圖七所示。                  

圖七：側入式背光區域調光

    由于使用的LED數量少、成本低，易于實現薄型化等特點，這種側入式LED背光的LocalDimming技術在近期成為各終端廠商關注的重點，但尚不能做到與直下式背光Local Dimming完全相同的畫質和節能效果。

    因此，根據安防監控領域對圖像質量的高標準要求，我們采用直下式LED方式進行。
 
    （3）控制方式選擇

    從Local Dimming的控制方式來說，可以分為0D、1D、2D和3D等幾種方式。

    0D：背光系統只進行整體亮度的調節，節能和畫質改善的能力有限。優點是實現簡單，成本低。

    1D：側入式Local Dimming。主要應用在側入式LED背光系統中，能夠針對圖像中每一列(或每一行)區域的亮度的變化進行對應背光亮度的調節。節能和畫質改善效果優于0D方式，需要在系統或LED驅動部分增加對圖像內容的分析和控制功能，成本略有增加。

    2D：直下式Local Dimming。主要針對直下式LED背光應用，根據LED的分區數量和大小能夠分別調節對應區域的背光亮度變化，實現比1D更好的畫質和更低的動態功耗。驅動部分的成本與1D相當，但總體成本由于LED燈數量的增多而有所增加。

    3D：在2D基礎上的改進，用RGB三色LED來取代白光LED。由于使用了R、G、B三色的LED，使得背光系統在進行亮度調節的同時，還能夠根據畫面各區域的色彩分布動態調整對應背光部分的色度，實現了色域更廣的畫質，比2D方式有更好的色彩表現。缺點是硬件成本高于2D方式，同時由于需要處理RGB背光整體白平衡的問題，因此開發成本會有較大的增加。

    綜合成本等方面的考慮，采用2D方式是在充分保證圖像質量的前提下的區域調光的最佳方案。
 
    （4）分區選擇

    對于LED背光而言，分區的數量是和畫質、功耗以及成本等因素緊密相關的。根據圖八的實際的試驗數據，我們可以看到，無論是側入式LED背光還是直下式LED背光，當分區數量增加到一定程度時,LED背光系統中LED燈的點亮比例不會繼續減小，即意味著此時LED背光的動態功耗難以繼續降低。

圖八：分區數量和LED點亮比

    同時也要看出，分區數量少的話，功率的降低效果并不會太明顯。