背光及照明用LED驅(qū)動IC技術(shù)分析

就目前手機用 LED 驅(qū)動IC 而言，一個DC/DC(Boost)的售價是0.12 美元～ 0.15 美元,一個電荷泵的售價是0.20 美元～0.25 美元,一個恒流源的售價是0.09 美元～0.12 美元，一個LDO 只有幾美分，對于降低手機背光驅(qū)動單元成本，有一定的空間，今年來不少普及型手機都已選用。手機背光LED 驅(qū)動芯片的演變?nèi)鐖D1 所示，手機LCD 背光如圖2 所示。

　　手機除了彩屏背光需要LED 驅(qū)動IC，手機的鍵盤背光，手機相機的閃光燈也需要LED驅(qū)動IC。其特點是低電壓、小電流，因為是以電池為能源的。

　　沒有RF 部分的消費電子產(chǎn)品的LCD 屏背光驅(qū)動可以選用DC/DC 開關(guān)穩(wěn)壓器，LED 一般是N 串聯(lián)+N 并聯(lián)使用，工作電壓略高，工作電流較小。多個LED 的串并聯(lián)可作較大的LCD屏背光源，如圖3 所示的LCD 電子燈箱。此外，還有如LED 手電筒。

移動手持顯示產(chǎn)品背光LED 驅(qū)動IC 的選擇

　　移動手持顯示產(chǎn)品背光LED 驅(qū)動IC 的選擇，按LCD 的面積來設(shè)定需要LED 點光源的個數(shù)；按LED 的N 串N 并的點亮方式來選擇不同工作原理、不同輸出能力的LED 驅(qū)動IC；1.8英寸～3.5 英寸手機用LCM 其LED 點光源是2 顆～4 顆LED；3.5 英寸～8.0 英寸MP3、MP4、PDP、GPS、PND、DPF 用LCM 其LED 點光源是6 顆～28 顆LED；12.1 英寸～15.4 英寸筆記本電腦用LCM 其LED 點光源是48 顆～60 顆、60 顆～72 顆LED；手機有RF 怕干擾，因此大多數(shù)不選用以電感器為電能儲存器的DC/DC Boost；沒有RF 的消費電子產(chǎn)品，大多選用DC/DC Boost，因其能輸出較高電壓和有較高效率；常用LED 驅(qū)動IC 的有電荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant current)、電感升壓開關(guān)穩(wěn)壓器(DC/DC Boost )。背光LED 驅(qū)動IC 的選擇如表1。

家庭用LED 照明燈驅(qū)動器

　　家庭用的照明燈目前還沒有成熟的產(chǎn)品，家庭用的照明燈的功率要求10W 以上。目前市售的1W～5W LED 燈在家庭只能作為壁燈和輔助照明用，因為它們的亮度還達不到白熾燈、熒光節(jié)能燈的要求，還不能作為書寫閱讀照明用。現(xiàn)在的高亮度LED 燈價格十分昂貴，非一般老百姓能享用的。

　　白光LED 技術(shù)突飛猛進，用作照明燈源的單顆芯片的LED，其功率越做越大，已經(jīng)大批量生產(chǎn)投放市場的有1W、3W、5W、10W、20W、30W、50W、100W，發(fā)光亮度最大已達到4400lm。

　　大功率照明用LED 其封裝從成品來看是單顆芯片的，其實是用N 顆LED 管芯封裝在一個單位里的。它們的排列組合是串并聯(lián)，它們是N 個串聯(lián)，再N 個并聯(lián)，然后由二點聯(lián)接電源。大功率照明用LED 的大批量生產(chǎn)給最終生產(chǎn)照明用LED 燈創(chuàng)造了必須的條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　高亮度和大功率LED 照明燈進入家庭用在應(yīng)用技術(shù)上還有技術(shù)瓶頸亟待解決，主要是芯片散熱(熱量管理)、發(fā)光亮度(流明)和EMI/EMC，成本下降也是一個關(guān)鍵問題。家庭照明用LED 驅(qū)動IC 技術(shù)還在攻堅中，驅(qū)動芯片需要采用700VBCD 高壓工藝；芯片內(nèi)的MOSFET 要做好熱量管理，要考慮驅(qū)動IC 的散熱設(shè)計；AC 到DC 恒流源各功能芯片整合在一個封裝內(nèi)的SoC 需要創(chuàng)新一個新的電源芯片模式。家用LED 照明燈樣品如圖4。

　　近年MR16 射燈其發(fā)光源已從低效率的鹵素燈泡順利過度到綠色節(jié)能、高效、長壽命的LED IC。MR16 射燈使用12V 的AC-DC 電源，使得低電壓、大電流的LED 驅(qū)動IC 迅速進入燈具行業(yè)，降低了應(yīng)用技術(shù)的門檻。AC12V 經(jīng)四個SS14 橋式整流即有14V～18V 的直流可供PT4115 LED 驅(qū)動IC 工作，可點亮一顆3W 或三顆1W 的高亮度LED IC，系統(tǒng)應(yīng)用器件很少，是十分經(jīng)濟有效的方案。圖5 是PT4115 應(yīng)用電原理圖，圖6 是MR16 射燈新恒流源板實物。

　　開關(guān)電源式恒流源可能是AC 到DC 恒流源比較有效的方法之一。開關(guān)電源的效率高達65%～85%。電源效率的提高使設(shè)備制造商得以將待機電流降低到Energy Star(能源之星)和Blue AngEL(藍天使)認證所需的水平。
　　家庭用的照明燈采用白光LED 是科技發(fā)展的必然趨勢。家庭用白光LED 照明燈發(fā)光效率高、使用壽命長是不爭的事實，只是目前還需等待產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)成熟和成本的進一步下降。熒光節(jié)能燈從產(chǎn)品誕生到進入千家萬戶百姓家庭普及也差不多經(jīng)歷了十年的時間。家庭用照明燈的發(fā)光效率及平均壽命比較如表2。

　　 歐美等國在 2007 年2 月和3 月分別通過政府決議，在未來二年逐步取消白熾燈，提倡使用節(jié)能燈和LED 照明燈。由此，LED 照明燈進入千家萬戶揭開序幕，其市場需求量將是一天文數(shù)字。集成電路和燈具廠商紛紛開始行動，奔向這個巨大市場。

　　大功率照明燈用 LED 制造技術(shù)突飛猛進，今天已經(jīng)能大批量生產(chǎn)了，而且在向增加LED發(fā)光效率(lm/W)方面努力；從AC 到DC 恒流源輸出、經(jīng)濟而有效地驅(qū)動大功率照明燈用LED 的芯片還需要更多的集成電路開發(fā)廠商投入，迎合未來市場的創(chuàng)新設(shè)計是贏得高利潤回報的先決條件，抓住機遇、發(fā)揮創(chuàng)造力、配合必要的財力和物力是企業(yè)成功的理念。