集成的關鍵更薄的LED背光顯示用于汽車應用

LED模塊成為固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)的集成電路。在該微控制器演進，引入了一系列常用的外設以同樣的方式，LED被越來越多地被模塊格式出售幾乎所有的應用程序。的優(yōu)勢，再次，平行集成電路市場，包括更快和更簡單的設計，通過減少元件數(shù)量和更小的尺寸降低總擁有成本。在照明應用中，較高的能量效率和燈具性能也可以在許多情況下實現(xiàn)的。有趣的是，在固態(tài)照明市場，小型化并不總是首要的好處，但肯定是在顯示器背光照明應用的主要因素，以及快速增長的汽車液晶顯示器部門是一個特別苛刻的子集。內(nèi)新車銀幕數(shù)量不斷增加，其應用包括GPS，儀表，信息集群和后座娛樂系統(tǒng)。

圖1：駕駛員信息系統(tǒng)和GPS定位在汽車應用中越來越多的LED背光液晶顯示器。圖文：馬瑞利電子系統(tǒng)。本文將概述了一些技術，LED制造商使用的是生產(chǎn)更薄的背光模塊，適應要求，如高亮度和色彩保真度。設計選擇包括使用白色或RGB LED模塊，直接或間接的背光方式，并采用反射箱或光導。將參考歐司朗光電半導體的PowerTopLED和MULTILED LED模塊的范圍。另外，雖然光源及其施工是重要的，該解決方案的總尺寸和效率將大大依賴于驅動器電子和實施，尤其是對功能，如調(diào)光的電源管理方案。高度集成的LED驅動器用于背光，現(xiàn)在可以從許多來源。兩個專門為汽車市場的嚴格要求而設計將突出顯示：從快板微系統(tǒng)的A8513和凌力爾特的LT3518。

耐應力模塊

LED模塊因組合物，從單個或多個裸芯片封裝，并準備焊接，通過安裝在一個微小的PCB或襯底封裝的LED，例如COB(板上芯片)的LED，高達摻入次級光學器件和熱管理復雜的設備，住在一個小機箱。集成驅動器電子裝置模塊在很大程度上更具體定義為光引擎。隨著LED的提高效率，更高的流明輸出和集成封裝設計，LED背光液晶顯示器對于已經(jīng)成為常態(tài)。一旦限于相對小的顯示器，該技術現(xiàn)在可以應用到更大的顯示面板，包括大幅面電視屏幕。增加的顯示尺寸和信息密度要求較高的性能，特別是在色域和色彩一致性方面 - 而這恰恰是LED技術優(yōu)于CCFL光源那些傳統(tǒng)上被用于大型顯示器背光照明。

圖2：后座娛樂是堅固耐用的LED背光液晶屏的首要應用。圖文：歐洲大陸。在汽車應用中，抗機械應力和振動是另外重要的。此外，LED技術被證明是優(yōu)越。魯棒性結合長壽命，簡單的控制電路，低電壓和開關時間短操作，使得LED的令人信服的選擇為車載顯示器和信息娛樂系統(tǒng)。上的優(yōu)勢和汽車顯示器LED背光源需求的更多信息可以在更早的article.²的LED背光一些有用的指針，液晶顯示器可以在歐司朗光電半導體公司生產(chǎn)最新應用筆記中找到，題目中找到：“發(fā)光二極管 - 新光源來源顯示器背光“和”LED顯示屏背光 - 采用6引腳MultiLED'.¹監(jiān)控應用程序

白色是光明的

OSRAM表明，對于與單色背光需求顯示，無論是單色，多色或白色LED都同樣適合的目的。然而，對于背光多色顯示器，設計人員應該認識的優(yōu)點和每種類型的缺點。單色LED是不太理想的，因為它們需要的有效色彩混合額外的空間。在這兩種多色和白色LED模塊，所述色彩混合發(fā)生在包裝內(nèi)，有利于更緊湊的設計。白色LED的優(yōu)點是各種包裝樣式和功率水平的可用性，并且他們往往是相對簡單的驅動，在低電壓電平。白設備，諸如那些在歐司朗的電源TOPLED系列是基于對發(fā)光變換的傳統(tǒng)方法。從藍色二極管的光被熒光體層的方式轉換為黃光。所得的白色的光的精確的色溫是由藍色至產(chǎn)生黃色光的比例決定的，本身由磷光體層(多個)的厚度和組成來確定。歐司朗建議其Power TOPLED系列LED用于汽車應用，如儀表板顯示，地圖照明和后座娛樂顯示器。彩色顯示器背光的建議，但是，尤其是當需要大色域，是多色LED指示燈。結合多個不同顏色(通常RGB)管芯到單個模塊中，提供了更大的設計靈活性，以及可構造成滿足汽車市場(圖3)的嚴格要求緊湊的包裝。當所有三個芯片被同時驅動與適當?shù)腞GB強度(30:60:10的比例為典型)，白色光就產(chǎn)生了。

圖3：一個歐司朗的6引腳的MULTILED系列RGB LED模塊。對于高亮度，空間受限的應用，中等大小(> 500坎德拉/平方米)，直接背光往往是首選的方案。 LED被間隔開以規(guī)則圖案，帶反射框構造以提供在整個顯示面板的均勻的照明。反射器箱的深度依賴于LED間隔和二極管的發(fā)射角。直接背光可以縮放關于各種顯示尺寸和亮度水平。

圖4：采用RGB LED模塊LED背光方案角球區(qū)。對于大尺寸的顯示器不一定需要高亮度，間接背光結構可以很好地工作。光偏轉或反射到面板的后表面，通常使用的是光導。內(nèi)置于光導微透鏡幫助實現(xiàn)光的均勻分布。的光導和有角度的偏轉器表面的各種配置是可能的。兩個頂前瞻性和側視LED可以被使用，這取決于設計。

圖5：顯示LED燈，反射器和擴散器直接背光方案的大致結構。甲17英寸的液晶顯示屏，例如，可以通常使用兩排50的RGB LED模塊背光，側面安裝有直接接觸光導的上和下側。在歐司朗的MULTILED范圍內(nèi)一個典型的例子，就是LTRBGFSF-ABCB，六含鉛RGB矩形模塊與120°的可視角度和擴散的鏡頭。光效報價為45流明/瓦的典型，為700 mcd的(紅色)，1350 MCD(綠色)和160 MCD(藍色)個人millicandela評級。由于LED燈變亮，更少的設備將需要在未來的設計中。歐司朗的MULTILED的設計和包裝用于汽車內(nèi)部應用，包括駕駛員儀表板顯示器。

集成驅動器

汽車顯示器背光照明應用要求高度集成的LED驅動器，特別是在較大的屏幕液晶儀表盤和駕駛員信息系統(tǒng)正變得越來越普遍。雖然驅動LED背光是靈活的，既相適應脈沖工作和PWM調(diào)光，比如，并非所有的驅動程序都符合AEC-Q100標準認證，并滿足相應的汽車電壓和溫度額定值。司機也需要被選擇為匹配的LED或每串模塊，串和LED電流的數(shù)目的數(shù)目。 LED電流本身的變化取決于色彩組合和混合必需的。合適的LED驅動器的候選人可以從快板微系統(tǒng)的A8513，在車載信息娛樂系統(tǒng)，儀表盤和中控臺顯示器提供背光專門針對被發(fā)現(xiàn)。設計成一個單一的輸出白光LED驅動器，該設備集成了電流模式升壓轉換器具有內(nèi)部電源開關和電流吸收器。它采用4.5單電源供電，以40 V，并配有2 MHz的升壓轉換器的開關頻率。重要的是，該器件采用微小的10引腳MSOP封裝或16引腳TSSOP封裝。均采用增強散熱的外露散熱墊。安全功能(在汽車應用中電壓可以改變本質，產(chǎn)生瞬態(tài)可高達40 V)，包括防止輸出短路和過壓保護，開路或短路二極管，開路或短路LED引腳，短路升壓開關或電感器，短路ISET電阻器和IC過溫度。雙級電流限制功能可提供軟啟動和防止大電流過載的內(nèi)部電流開關。另一種選擇是從凌力爾特的LT3518再次采用16引腳TSSOP封裝或16引腳QFN(4×4 mm)包裝提供一個高度集成的器件。被形容為電流模式DC / DC轉換器，具有內(nèi)置2.3 A，45 V電源開關，它是專門設計用于驅動LED，用于汽車和航空電子系統(tǒng)的顯示背光應用。工作在升壓，降壓和降壓 - 升壓模式LED驅動器，它結合了傳統(tǒng)的電壓環(huán)路和一個獨特的電流環(huán)路。這使得它可以充當恒定電流或恒定電壓源?？删幊涕_關頻率允許外部元件的效率或元件尺寸的優(yōu)化。開關頻率可以被同步至外部時鐘信號，并將輸出電流被外部用100毫伏感測電阻器編程。外部PWM輸入提供了3000：1真正彩色PWM'LED調(diào)光，夜間在車載顯示器上運行一個非常有用的功能。 CTRL引腳提供了進一步的10：1的調(diào)光比。