- LED驅動器集成電路需要具有的特點分析
- 降低 LED 電流可調節(jié) LED 光輸出密度
- 以 PWM 頻率用滿電流接通和斷開 LED
用來驅動白光 led 的 LED 驅動器集成電路約占總 LED 驅動器市場的 50%，白光 LED常用來為很多電池供電型手持式便攜產品的小型顯示屏提供背光照明。不過，這類照明應用已經成熟，未來 5 年不會有很高的年復合增長率。就 LED 照明應用而言，年復合增長率遠高于手持式產品背光照明市場的 3 個最大的市場依次是：大型平板顯示屏高清電視機、汽車前燈照明和通用照明。
隨著消費者要求高清電視機具有更大的平板顯示屏和更高的分辨率，對電視機的需求已經迅速從等離子高清電視機轉向了 LED 高清電視機。根據(jù) DisplaySearch 公司的數(shù)據(jù)，等離子高清電視機的銷售高峰將出現(xiàn)在 2008 年，銷售收入為 240 億美元；而 2008 年 LCD 高清電視機市場將達到 750 億美元，到 2010 年則增長到 930 億美元。顯然，LED 電視機市場已經開始“繁榮”了。
從運動模糊到色彩再現(xiàn)，目前的 LCD 高清電視機有各種缺點。目前一代 LCD 高清電視機無法獲得真正的黑色，而且所有顏色的動態(tài)范圍都較小。普通高清電視機用 CCFL 管進行背光照明，只具有 450 至 650cd/m2 的對比度。這些高清電視機的主要問題是，對 CCFL 背光照明不能完全關斷或不能進行局部調光。
相反，采用高亮度 LED 背光照明，LED 陣列 （就 46 英寸顯示屏而言，可含有多達 1600 個 LED） 可以對背光照明“組”調光或進行局部關斷，從而實現(xiàn)比 CCFL 設計幾乎高一個數(shù)量級的對比度 （》 4000cd/m2）。另外，通過調整背光照明 LED 組的亮度，可以再現(xiàn)更多的中間色調，從而使畫面更加生動。另一個好處是能夠從局部完全關斷 LED，從而減輕了運動模糊問題。通過在幀之間完全關斷 LED，幾乎徹底消除了快速運動物體引起的模糊問題。在解決這種 CCFL 背光照明 LCD 電視機所面臨的快速運動模糊問題時，LED 非常快的響應速度是至關重要的。
設計師的兩難處境
冷陰極熒光燈 （CCFL） 常常用來為大型平板顯示器提供背光照明，但是它們的色譜有限，而且色彩不夠鮮明。RGB LED 實際上擴展了可見光范圍。另外，在美國國家電視系統(tǒng)委員會 （NTSC） 定義的顏色中，CCFL 能顯示出約 80%，而 RGB 可以顯示出的 NTSC 色譜多達 110%，從而在顯示屏上更準確地顯示出圖像的本原風貌。采用 3 個單色光源，如紅色、綠色和藍色 （RGB） 激光，可以獲得可能實現(xiàn)的最廣色譜。
另一方面，白光 LED 背光照明非常適用于手持式和移動顯示屏，因為白光 LED 外形尺寸小、簡單易驅動、對機械應力不那么敏感、與 CCFL 比較預期壽命長兩倍。不過，白光 LED 在色譜方面與 CCFL 有同樣的缺點，因為白光 LED 等同于寬帶光源。白光 LED 是藍光二極管覆蓋熒光粉形成的，它把部分藍光轉變成黃光，組合形成的光譜被視作白光。
與單色光源相比，RGB LED 以較低的成本提供接近窄帶的色譜。RGB LED 不僅改善了色譜，而且還提高了效率，因為 RGB LED 只按照所需要的紅光、綠光和藍光發(fā)射光能。相對而言，寬帶光源 （如白光 LED 和 CCFL） 發(fā)出了較多不需要顏色的光，降低了色譜的純度，因此損失了效率。既然不同顏色的 RGB LED 可以單獨驅動，那么 RGB LED 的白光點或色溫就可以校正，而 CCFL 和白光 LED 的白光點都是固定的。
LED 的調光考慮
傳統(tǒng)上，LED 調光是用 DC 信號或濾波 PWM 信號調節(jié)流經 LED 的正向電流來實現(xiàn)的。降低 LED 電流可調節(jié) LED 光輸出密度。不過，正向電流的變化會導致 LED 發(fā)光顏色的變化，因為 LED 的色度隨電流而變。LCD 高清電視機和汽車背光照明等很多應用不容許 LED 的發(fā)光顏色有任何偏差。由于周圍環(huán)境光線變化不同以及人眼能夠感知光強的微小變化，因此在這些應用中需要寬調光范圍。用 PWM 信號控制 LED 的光強，可以不改變發(fā)光顏色而實現(xiàn) LED 調光。
“True Color PWMTM 調光” 通過 PWM 信號調節(jié) LED 亮度。它實質上是以 PWM 頻率用滿電流接通和斷開 LED。人眼的限制為每秒 60 幀。通過提高 PWM 頻率 （例如提高到 80Hz 至 100Hz） ，人眼就感覺脈沖光源是連續(xù)接通的。另外，通過調制占空比 （“接通時間”的長度），可以控制 LED 的光強。采用這種方法時，LED 的發(fā)光顏色保持不變，因為 LED 的電流值或者為零，或者為恒定值。很多高清電視機設計師都要求高達 3000:1 的調光比，以適應環(huán)境光線的寬范圍變化。
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結論
很明顯，就高清電視機所用的大型 LCD 平板顯示屏的背光照明而言，LED 已經成為主流選擇。不過，系統(tǒng)設計師仍然需要滿足其特定設計性能要求的 LED 驅動器集成電路。因此，LED 驅動器集成電路必須能夠以滿足輸入電壓范圍和所需輸出電壓及電流要求的轉換拓撲，為很多不同類型的 LED 配置提供充足的電流和電壓。所以，LED 驅動器集成電路需要有以下特點，以滿足設計師的需求：
（1） 寬輸入電壓范圍
（2） 寬輸出電壓范圍
（3） 高效率轉換
（4） 嚴格調節(jié)的 LED 電流匹配
（5） 以低噪聲、恒定頻率工作
（6） 獨立的電流和調光控制
（7） 寬調光比
（8） 用極少的外部組件組成占板面積緊湊的小型解決方案
