全球LED驅動IC新品創(chuàng)新技術分析[附圖表]

美國能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固態(tài)照明（SSL）規(guī)范：

美國能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固態(tài)照明（SSL）規(guī)范中規(guī)定任何功率等級皆須強制提供功率因數校正（PFC）。這標準適用于一系列特定產品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED 驅動器功率因數須大于0.7，而商業(yè)應用中則須大于0.9;但是，這標準屬于自愿性標準。歐盟的IEC61000-3-2 諧波含量標準中則規(guī)定了功率大于25 W 的照明應用的總諧波失真性能，其最大限制相當于總諧波失真（THD）《 35%，而功率因數（PF）》0.94。

雖然不是所有國家都絕對強制要求照明應用中改善功率因數，但某些應用可能有這方面的要求，如公用事業(yè)機構大力推動擁有高功率因數的產品在公用設施中的商業(yè)應用，此外，公用事業(yè)機構購入/維護街燈時，也可以根據他們的意愿來決定是否要求擁有高功率因數（通?！?.95+）。

美國能源部能源之星近期發(fā)布了其集成LED燈（該燈通常要擰入ANSI標準化燈座，與當今市面上的大多數白熾燈類似）提議標準的修訂草案3，其中規(guī)定對于功率≤5W的燈泡，對最小功率因數不作要求，對于功率》5W的燈泡，功率因數必須≥ 0.70。

LED照明系統拓撲架構選擇：

LED照明系統架構選擇取決于你的設計目標是低成本、高效率還是最小PCB面積。一般來說，小于25W的LED照明系統不要求進行功率校正，因此可以采取簡單一些的拓撲架構，如PSR或Buck拓撲。25W-100W的LED照明應用要求進行功率校正，因此一般采用單級PFC、準諧振（QR）PWM或反激式拓撲。100W以上LED照明應用一般采用效率更高的LLC拓撲和PFC。從效率角度來看，LLC和QR性能更好;而PSR方案無需次級反饋，設計簡單，尺寸也比其它方案小。”

就DC-DC解決方案而言，其中，標準降壓型轉換器是最簡單和最容易實現的方案，升壓型和降壓-升壓型轉換器次之，而SEPIC型轉換器則最難實現，這是因為它采用了復雜的磁性設計原理，而且需要設計者擁有高超的開關模式電源設計專長。終端產品的應用決定LED的拓撲結構，然后再根據LED的拓撲結構和輸入電源再合理選擇Buck、Boost、SEPIC（較少用）、或Buck- Boost結構?！耙话銇碚f，25W以下選用Buck的較多。更大功率的則傾向于選擇Boost結構。效率的話兩者一般都可以做到85%以上，小功率的 LED燈盡量采用集成度高的方案。大功率的方案要選用技術集成度高的產品。

2.3 LED背光驅動

LED背光在手機、數碼相機、PowerDVD等小尺寸屏上的應用已經非常成熟，近幾年也不會有很高的年復合增長率。隨著LED光通量的提高、成本的降低以及LED具有的綠色環(huán)保（CCFL背光含汞）、色域范圍廣、可進行局部調光等特性，符合目前LCDTV高清節(jié)能的發(fā)展需求。因此背光的增長點將在筆記本、液晶電視等中大尺寸屏上的應用。

　　圖3 LED背光驅動系統的基本結構

移動手持等顯示產品背光LED驅動IC的選擇，按LCD的面積來設定需要LED點光源的個數;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，因此大多數不選用以電感器為電能儲存器的DC/DCBoost;沒有RF 的消費電子產品，大多選用DC/DCBoost，因其能輸出較高電壓和有較高效率。常用LED驅動IC的有電荷泵（Charge Pump）、恒流源（Constant current）、電感升壓開關穩(wěn)壓器（DC/DC Boost）。下面是移動手持顯示產品背光驅動IC的選擇表。

　　表2 移動手持顯示產品背光驅動IC的選擇

2.4 LED 顯示屏驅動

LED顯示屏作為一項高科技產品引起了人們的高度重視，采用計算機控制，將光、電融為一體的智能全彩顯示屏已經在廣泛領域得到應用。其像素點采用LED發(fā)光二極管，將許多發(fā)光二極管以點陣方式排列起來，構成LED陣列，進而構成LED屏幕。通過不同的LED驅動方式，可得到不同效果的圖像。因此LED驅動芯片的優(yōu)劣，對LED顯示屏的顯示質量起著重要的作用。LED驅動芯片可分為通用芯片和專用芯片。通用芯片一般用于LED顯示屏的低端產品，如戶內的單、雙色屏等。

　　圖4 LED顯示屏系統的基本結構

目前，LED顯示屏專用驅動芯片生產廠家主要有TOSHIBA（東芝）、TI（美國德州儀器公司）、SONY（索尼）、MBI（聚積科技）、SITI（點晶科技）等。在國內LED顯示屏行業(yè)，這幾家的芯片都有應用。

由于LED是電流特性器件，即在飽和導通的前提下，其亮度隨著電流大小的變化而變化，不隨著其兩端電壓的變化而變化。專用芯片的最大特點是提供恒流源輸出，保證LED的穩(wěn)定驅動，消除LED的閃爍現象。具有輸出電流大、恒流等特點，適用于要求大電流、高畫質的場合，如戶外全彩屏、室內全彩屏等。

LED顯示屏的驅動一般是多通道恒流源（目前多數為16通道）再加上灰度控制等功能，IC上不集成DC/DC等電源模塊，而在背光和照明驅動中，通道數會少一些，而且DC/DC轉換模塊通常是IC的一部分。LED顯示屏非常注重屏的刷新速度和圖像表現能力，高匹配度、高刷新率和高分辨率成為判斷一個LED顯示屏性能優(yōu)劣的重要指標。這要求LED顯示屏驅動IC通道間電流的高一致性、高速的通信接口速率以及恒流響應速度。顯示屏驅動的技術著重于LED灰階線性度及快速的輸出響應。背光廠則采用多并多串的架構使得需要的操作電壓高達50V～60V，這會使驅動IC所需要的工藝技術提高，在串高電壓后每個LED的VF的差異度便需要列入考慮，這對整體的電源效率及定電流（ConstantCurrent）控制會有很大的影響。

下表為LED顯示屏幕驅動關鍵指標。

　　表3 LED顯示屏幕驅動關鍵指標

2.5 LED汽車照明驅動

對汽車應用來說，LED有極大的吸引力，長壽命、抗震、高效、對光源良好的控制能力，都是它的優(yōu)勢。當然，相對于白熾燈，LED需要驅動電路，還有汽車電氣是靠酸鉛蓄電池供電的，是機械驅動的交流發(fā)電機充電，這類電池適合白熾燈，不適用LED，因此，設計一種穩(wěn)壓性能良好而又低噪聲的驅動電路是十分必要的。汽車電源的變化范圍是很大的，在8V-18V之間，峰值電壓可達幾十伏。此外，高亮度LED驅動電流大，會在電阻上產生大量的熱量，使散熱設計復雜化。

圖五所示是現代汽車中的各種LED照明應用。在汽車內部，有幾種采用各種類型LED的“標準內置”照明模塊。有些是單個LED，而像導航儀表板背光照明等另一些應用則需要LED陣列。在外部照明方面，LED也得到了認可?，F在超過40%的中央高位剎車燈已經采用紅光LED。另外，奧迪（Audi）2008 A8采用大電流LED陣列作為白天行車燈（DRL）。雷克薩斯（Lexus）600轎車和奧迪R8包括前燈在內的全部外部“前向照明”都是由LED完成的。類似地，甚至更多中檔汽車和很多摩托車也采用了彩色LED陣列作為剎車/轉向信號指示燈。