面向汽車和HDTV應(yīng)用的最佳LED驅(qū)動器解決方案

目前，有關(guān)高亮度LED (發(fā)光二極管) 的市場分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在著巨大的差異。盡管預(yù)測存在分歧，但有一個(gè)趨勢是明確的，即：高亮度 (HB) LED市場將以一種驚人的速度迅猛成長。根據(jù)法國Yole Development公司所做的預(yù)測，所有LED的市場規(guī)模將在2012達(dá)到103億美元。在這當(dāng)中，高亮度和超高亮度LED總共將占到約44.5億美元；幾乎是2007年7.83億美元市場規(guī)模的5.5倍 (基于封裝式LED)。

是什么支持了如此令人注目的成長潛力？首先，LED的發(fā)光效率是白熾燈泡的10倍，以及熒光燈的2倍，因此，當(dāng)提供一個(gè)給定的光輸出量 (單位：流明)時(shí)，它所需的電能以及產(chǎn)生的熱量大幅度下降。隨著LED的進(jìn)一步發(fā)展，它從電能產(chǎn)生光通量的效率將繼續(xù)升高。其次，當(dāng)今世界非常重視環(huán)保，LED照明不需要操作、暴露和處置熒光燈泡中常見的有毒汞蒸汽。第三，白熾燈泡每1,000小時(shí)就需要更換，熒光燈泡的使用期限為10,000小時(shí)，而LED的壽命則長達(dá)100,000小時(shí)以上。在大多數(shù)應(yīng)用中，這使得LED能夠被永久地嵌入在最終產(chǎn)品或系統(tǒng)中，而無需采用某種固定物。具體實(shí)例包括汽車中的車身面板或HDTV中的LCD顯示屏，因?yàn)樗鼈冊?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/汽車">汽車或HDTV的使用期限內(nèi)將永遠(yuǎn)不需要更換。此外，LED的面積和高度要比同類替代方案小幾個(gè)數(shù)量級，而且可以制作成非常扁平的外形，因此能夠永久性地嵌入在汽車的內(nèi)部和外部裝置以及扁平的消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。另外，通過采用一種紅光、綠光和藍(lán)光LED配置，還可以提供無限多種彩色光。LED的調(diào)光和接通/關(guān)斷操作速度之快遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人眼的分辨能力，因而在背面照明HDTV及其他類型的顯示器中實(shí)現(xiàn)了巨大的改善。如果沒有LED，高對比度比和高分辨率清晰型LCD HD TV將無法成為現(xiàn)實(shí)。

然而，照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)師所面臨的最大挑戰(zhàn)之一是：如何優(yōu)化最新一代LED的所有優(yōu)勢？由于LED通常需要一個(gè)準(zhǔn)確而高效的DC電流源以及一種調(diào)光方法，因此，必須設(shè)計(jì)LED驅(qū)動器IC，以在眾多應(yīng)用中滿足這些要求。電源解決方案必須具備高效、功能堅(jiān)固性、緊湊和成本效益性等特點(diǎn)?？梢哉f，對于LED驅(qū)動而言，汽車應(yīng)用和大型HDTV LCD顯示器的背面照明應(yīng)用是其所面臨諸多極苛刻應(yīng)用當(dāng)中的兩個(gè)。由于LED在汽車應(yīng)用中所擁有的綜合優(yōu)勢，它們已經(jīng)被各種汽車照明形式全面采用，從車前燈到儀表盤/導(dǎo)航裝置背面照明以及普通的車身內(nèi)部/外部照明等一應(yīng)俱全。傳統(tǒng)上一直由CCFL (冷陰極熒光燈) 來提供的LCD HDTV背面照明應(yīng)用正在逐漸地被規(guī)模較大、能夠以單獨(dú)的LED串來調(diào)光的高亮度LED陣列所取代，從而實(shí)現(xiàn)了非常精準(zhǔn)的局部調(diào)光。與采用CCFL背光源的傳統(tǒng)HDTV相比，這使得對比度比提高了一個(gè)數(shù)量級。如前文所述，由于具有局部調(diào)光能力和超快的響應(yīng)時(shí)間，因此可以實(shí)現(xiàn)LED亮度的即時(shí)調(diào)節(jié)，從而消除了在CCFL背光照明HDTV固有的運(yùn)動圖像模糊這一長期存在的棘手問題。

汽車LED照明

諸如小外形尺寸、低功耗和快速接通時(shí)間等優(yōu)勢開創(chuàng)了高亮度LED被當(dāng)今汽車所廣泛采用的局面。LED在汽車中的初始應(yīng)用是中央高架停車燈 (CHMSL)；這些應(yīng)用使用紅光LED來提供一個(gè)非常扁薄的照明陣列，該照明陣列易于安裝，而且永遠(yuǎn)不需要更換。

傳統(tǒng)上，白熾燈泡是最為經(jīng)濟(jì)的光源，而且仍然被許多汽車所采用。然而，隨著可用照明空間的日益縮小以及對照明光源使用壽命要求的不斷提高，在許多應(yīng)用中，由LED所提供的燈光色彩和精簡型設(shè)計(jì)方案正在迅速取代白熾燈泡。信息娛樂系統(tǒng)中的傳統(tǒng)CCFL-LCD背面照明被白光LED陣列所取代的現(xiàn)象正變得越來越普遍，后者提供了更加精準(zhǔn)且可調(diào)的背面照明以及將輕松超越汽車壽命的使用期限。更有甚者，人們還在利用一種電“可操縱”型高電流LED陣列來開發(fā)車前燈 (見圖1)，而該領(lǐng)域一直是被鹵素/氙燈絲設(shè)計(jì)所把持的。幾乎所有的汽車照明應(yīng)用 (包括車身內(nèi)部/外部照明和背光照明應(yīng)用) 都將逐步過渡為采用LED。在該環(huán)境中使用LED的好處具有諸多積極的含意。首先，它永遠(yuǎn)不需要更換，因?yàn)槠溟L達(dá)100,000小時(shí)以上的固態(tài)壽命 (服役年限：11年半) 比汽車的使用壽命還要長。這使得汽車制造商能夠把它們永久性地嵌入“車艙內(nèi)”的照明系統(tǒng)中，而無需像以往那樣留有用于更換燈絲燈泡的入口。由于LED照明系統(tǒng)不需要白熾燈泡所要求的安裝深度或面積，因此還可使汽車的造型發(fā)生引人注目的顯著變化。

圖1示出了近期投產(chǎn)的Lexus LS600h LED車前燈。Audi (奧迪) 公司的R8和GM公司的Escalade擁有類似的選項(xiàng)。所有這些車輛的總體照明配置都是相似的。每個(gè)車前燈部件包含5種專為所有照明要求而優(yōu)化的LED光束，這些光束包括：近光、遠(yuǎn)光、彎道光、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號，它們?nèi)慷加蒐ED來提供。標(biāo)準(zhǔn)光束一般將需要35W至50W的功率。聽起來好像并不太多，但請不要忘記：LED提供的光通量是鹵素?zé)舻?0倍，因此50W LED的光輸出與500W鹵素?zé)羰窍喈?dāng)?shù)摹＿h(yuǎn)光所需的功率與標(biāo)準(zhǔn)光束相同或稍高，而彎道光、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號將需要較少的功率。這些光束均可利用單個(gè)HB LED驅(qū)動器來驅(qū)動，這就是凌力爾特公司的LT3755。由于電能消耗有可能超過200W，可見采用發(fā)熱量極少的高效率LED驅(qū)動器是何等的重要。

圖1：HB LED Lexus LS600h車前燈/轉(zhuǎn)向信號/行駛燈。

汽車LED照明的設(shè)計(jì)參數(shù)

為了確保最佳的性能和長久的工作壽命，LED需要一個(gè)有效的驅(qū)動電路。這些驅(qū)動電路必須能夠從相當(dāng)苛刻的汽車電源總線獲取工作電源，而且還應(yīng)兼具成本和空間“效益性”。為了維持其長久的工作壽命，一定不得超過LED的電流和溫度限值。

大多數(shù)車前燈應(yīng)用都需要大約50W的LED電流。凌力爾特的LT3755專為服務(wù)于此類應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它能夠把汽車總線電壓 (標(biāo)稱值為12V) 提升至高達(dá)60V，以驅(qū)動多達(dá)14個(gè)串聯(lián)的1A LED，如圖2所示。