- LED驅(qū)動(dòng)器集成電路需要具有的特點(diǎn)分析
- 降低 LED 電流可調(diào)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(qū)動(dòng)白光 led 的 LED 驅(qū)動(dòng)器集成電路約占總 LED 驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)的 50%，白光 LED常用來為很多電池供電型手持式便攜產(chǎn)品的小型顯示屏提供背光照明。不過，這類照明應(yīng)用已經(jīng)成熟，未來 5 年不會(huì)有很高的年復(fù)合增長(zhǎng)率。就 LED 照明應(yīng)用而言，年復(fù)合增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于手持式產(chǎn)品背光照明市場(chǎng)的 3 個(gè)最大的市場(chǎng)依次是：大型平板顯示屏高清電視機(jī)、汽車前燈照明和通用照明。
隨著消費(fèi)者要求高清電視機(jī)具有更大的平板顯示屏和更高的分辨率，對(duì)電視機(jī)的需求已經(jīng)迅速?gòu)牡入x子高清電視機(jī)轉(zhuǎn)向了 LED 高清電視機(jī)。根據(jù) DisplaySearch 公司的數(shù)據(jù)，等離子高清電視機(jī)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(jī)市場(chǎng)將達(dá)到 750 億美元，到 2010 年則增長(zhǎng)到 930 億美元。顯然，LED 電視機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)開始“繁榮”了。
從運(yùn)動(dòng)模糊到色彩再現(xiàn)，目前的 LCD 高清電視機(jī)有各種缺點(diǎn)。目前一代 LCD 高清電視機(jī)無法獲得真正的黑色，而且所有顏色的動(dòng)態(tài)范圍都較小。普通高清電視機(jī)用 CCFL 管進(jìn)行背光照明，只具有 450 至 650cd/m2 的對(duì)比度。這些高清電視機(jī)的主要問題是，對(duì) CCFL 背光照明不能完全關(guān)斷或不能進(jìn)行局部調(diào)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(dá) 1600 個(gè) LED） 可以對(duì)背光照明“組”調(diào)光或進(jìn)行局部關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)比 CCFL 設(shè)計(jì)幾乎高一個(gè)數(shù)量級(jí)的對(duì)比度 （》 4000cd/m2）。另外，通過調(diào)整背光照明 LED 組的亮度，可以再現(xiàn)更多的中間色調(diào)，從而使畫面更加生動(dòng)。另一個(gè)好處是能夠從局部完全關(guān)斷 LED，從而減輕了運(yùn)動(dòng)模糊問題。通過在幀之間完全關(guān)斷 LED，幾乎徹底消除了快速運(yùn)動(dòng)物體引起的模糊問題。在解決這種 CCFL 背光照明 LCD 電視機(jī)所面臨的快速運(yùn)動(dòng)模糊問題時(shí)，LED 非常快的響應(yīng)速度是至關(guān)重要的。
設(shè)計(jì)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(shí)際上擴(kuò)展了可見光范圍。另外，在美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì) （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(dá) 110%，從而在顯示屏上更準(zhǔn)確地顯示出圖像的本原風(fēng)貌。采用 3 個(gè)單色光源，如紅色、綠色和藍(lán)色 （RGB） 激光，可以獲得可能實(shí)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(dòng)顯示屏，因?yàn)榘坠?LED 外形尺寸小、簡(jiǎn)單易驅(qū)動(dòng)、對(duì)機(jī)械應(yīng)力不那么敏感、與 CCFL 比較預(yù)期壽命長(zhǎng)兩倍。不過，白光 LED 在色譜方面與 CCFL 有同樣的缺點(diǎn)，因?yàn)榘坠?LED 等同于寬帶光源。白光 LED 是藍(lán)光二極管覆蓋熒光粉形成的，它把部分藍(lán)光轉(zhuǎn)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?yàn)?RGB LED 只按照所需要的紅光、綠光和藍(lán)光發(fā)射光能。相對(duì)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(dú)驅(qū)動(dòng)，那么 RGB LED 的白光點(diǎn)或色溫就可以校正，而 CCFL 和白光 LED 的白光點(diǎn)都是固定的。
LED 的調(diào)光考慮
傳統(tǒng)上，LED 調(diào)光是用 DC 信號(hào)或?yàn)V波 PWM 信號(hào)調(diào)節(jié)流經(jīng) LED 的正向電流來實(shí)現(xiàn)的。降低 LED 電流可調(diào)節(jié) LED 光輸出密度。不過，正向電流的變化會(huì)導(dǎo)致 LED 發(fā)光顏色的變化，因?yàn)?LED 的色度隨電流而變。LCD 高清電視機(jī)和汽車背光照明等很多應(yīng)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(qiáng)的微小變化，因此在這些應(yīng)用中需要寬調(diào)光范圍。用 PWM 信號(hào)控制 LED 的光強(qiáng)，可以不改變發(fā)光顏色而實(shí)現(xiàn) LED 調(diào)光。
“True Color PWMTM 調(diào)光” 通過 PWM 信號(hào)調(diào)節(jié) LED 亮度。它實(shí)質(zhì)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(diào)制占空比 （“接通時(shí)間”的長(zhǎng)度），可以控制 LED 的光強(qiáng)。采用這種方法時(shí)，LED 的發(fā)光顏色保持不變，因?yàn)?LED 的電流值或者為零，或者為恒定值。很多高清電視機(jī)設(shè)計(jì)師都要求高達(dá) 3000:1 的調(diào)光比，以適應(yīng)環(huán)境光線的寬范圍變化。
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結(jié)論
很明顯，就高清電視機(jī)所用的大型 LCD 平板顯示屏的背光照明而言，LED 已經(jīng)成為主流選擇。不過，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師仍然需要滿足其特定設(shè)計(jì)性能要求的 LED 驅(qū)動(dòng)器集成電路。因此，LED 驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)換拓?fù)洌瑸楹芏嗖煌愋偷?LED 配置提供充足的電流和電壓。所以，LED 驅(qū)動(dòng)器集成電路需要有以下特點(diǎn)，以滿足設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換
（4） 嚴(yán)格調(diào)節(jié)的 LED 電流匹配
（5） 以低噪聲、恒定頻率工作
（6） 獨(dú)立的電流和調(diào)光控制
（7） 寬調(diào)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
