LED背光應(yīng)用：加強(qiáng)背光照明解決方案

便攜式設(shè)備一般都用一枚鋰離子電池來(lái)工作，其電壓視所需的電荷介乎2.8～4.3V之間。白光LED正向電壓一般為3.5V，這是單一的鋰離子電池通常不能驅(qū)動(dòng)的，因此需要采用升壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器可以是電容式(電荷泵)或電感式(磁力升壓)。由于電荷泵的體積較小，一般都會(huì)用在并聯(lián)LED驅(qū)動(dòng)器上。至于磁力升壓轉(zhuǎn)換器，一般都會(huì)用于高壓的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)，原因是電荷泵技術(shù)所能達(dá)到的輸出電壓還不夠高。轉(zhuǎn)換器輸出電壓的調(diào)節(jié)可以通過(guò)LED正向電壓的感應(yīng)來(lái)自動(dòng)(適配性)履行，或者用戶(hù)可根據(jù)LED正向電壓的規(guī)格來(lái)設(shè)定一個(gè)恒壓。

未來(lái)，新型鋰離子電池和LED技術(shù)將會(huì)為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。配合最新的化學(xué)成果，電池電壓的范圍將擴(kuò)大到2.3～4.7V，而典型的白光LED正向電壓將會(huì)下降至2.9V。與此同時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器的飽和電壓都會(huì)隨著下降。當(dāng)采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)時(shí)，要高效地驅(qū)動(dòng)一個(gè)2.9V的LED，就需要?jiǎng)佑靡粋€(gè)升降壓轉(zhuǎn)換器。圖2所示為由電池、驅(qū)動(dòng)器和LED技術(shù)的進(jìn)步所帶來(lái)的效果。

圖2電池和白光LED正向電壓的技術(shù)進(jìn)展

RGBLED背光照明

一般而言，小型LCD顯示屏背光照明都是用一組白光LED來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？墒?，使用白光LED的問(wèn)題是其光譜對(duì)光復(fù)制并不是很理想。原因是白光LED其實(shí)就是在藍(lán)光LED面上加上一層黃色磷光劑。這樣便造成光譜有兩個(gè)波峰，一個(gè)在藍(lán)色而另一個(gè)在黃色。圖3給出一個(gè)典型的白光LED與RGBLED光譜比較。

圖3典型白光LED與RGBLED光譜的比較

LCD顯示屏?xí)澐譃槿齻€(gè)主色區(qū)格：紅、綠和藍(lán)，色彩是由這三種主色混合來(lái)定義。要把適合的顏色過(guò)濾到每一個(gè)色格，那便需要使用顏色過(guò)濾器。顏色過(guò)濾器會(huì)浪費(fèi)大部分的光學(xué)能量，即使在過(guò)濾后也一樣，因此穿過(guò)LCD后的色譜并不理想。如此一來(lái)，采用白光LED背光照明可以在LCD屏面上產(chǎn)生出最多75%的NTSC(美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))色彩(傳統(tǒng)LCD顯示屏上的紅色端邊處的限制尤甚)。然而，當(dāng)使用RGBLED來(lái)做LCD顯示屏的背光照明時(shí)，色彩復(fù)制可以覆蓋100%的NTSC色彩，從而令到顏色更光亮、畫(huà)質(zhì)更高。假如配合優(yōu)化的顏色過(guò)濾器，那所浪費(fèi)的能耗可比白光LED背光照明來(lái)得更少。圖4所示為一個(gè)LCD顯示屏的結(jié)構(gòu)。

圖4LCD顯示屏的構(gòu)造

使用RGB背光時(shí)，當(dāng)LED溫度改變時(shí)，驅(qū)動(dòng)器必須更正紅、綠和藍(lán)三主色間的亮度平衡，以防出現(xiàn)白點(diǎn)位移。此外，還需保證驅(qū)動(dòng)器在任何操作溫度下維持光的正確強(qiáng)度。而在補(bǔ)償方面，可以用閉環(huán)或開(kāi)環(huán)形式。若使用閉環(huán)補(bǔ)償，便需采用感光器來(lái)測(cè)量白點(diǎn)和其強(qiáng)度。相反地，如使用開(kāi)環(huán)補(bǔ)償，那溫度便需事先量度出來(lái)，并通過(guò)預(yù)先定義好的補(bǔ)償曲線來(lái)調(diào)節(jié)亮度的平衡。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的LP5520就是RGB背光照明驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)例子，它是一個(gè)開(kāi)環(huán)補(bǔ)償式LED驅(qū)動(dòng)器。圖5所示為開(kāi)環(huán)顏色補(bǔ)償?shù)脑?。其中，溫度補(bǔ)償曲線是用現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的RGBLED來(lái)量度的，這些曲線被編程在芯片內(nèi)部的EEPROM存儲(chǔ)器中。該芯片被集成到LCD顯示模塊上，而模塊的制造商會(huì)在生產(chǎn)時(shí)為補(bǔ)償曲線編程。此外，RGBLED背光亦可用作優(yōu)化顏色過(guò)濾器。

圖5開(kāi)環(huán)顏色補(bǔ)償?shù)牟僮髟?/strong>

鍵盤(pán)背光照明和其他裝飾燈光

與顯示屏背光照明比較，鍵盤(pán)背光照明擁有一些特別的要求。鍵盤(pán)背光照明所要求的顏色不一定需要白色，可以是其他任何顏色。時(shí)下，便攜式設(shè)備中的鍵盤(pán)照明和其他裝飾燈的設(shè)計(jì)趨向是產(chǎn)生更多的燈光效果。顯示