LED背光光源技術(shù)

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作者：時間：2008-01-10 來源：電子元器件網(wǎng)

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　　在以LED作為背光光源的小尺寸LCD產(chǎn)品中，側(cè)面發(fā)光再加上光導(dǎo)板的發(fā)光模式已成為主要的背光光源系統(tǒng)，不過其光的利用率僅為50%，但因背光光源在面板側(cè)面，所以背光模塊的厚度可控制得與CCFL不相上下，整體系統(tǒng)的重量也相對高出許多。而在大尺寸的LCD背光光源中，為了增加光的利用率，采用直下型的背光模式，將使光的利用率提升至70%，但相對厚度也由29nm增加到50nm。

　　在直下型背光光源中，LED的排列方式對其混色效果與散熱性的影響必須折中考慮，如圖1所示。LED的配置越緊密，RGB混色的效果也越佳，但LED的散熱性能將下降；若LED排列得較為稀疏，就會降低RGB的混色效果，而LED的散熱性能提高。因此，如何設(shè)計出混色效果良好的LED排列與容易實現(xiàn)的散熱設(shè)計，是LED排列設(shè)計中需折中考慮的問題。

圖1 直下型背光光源中LED的排列方式

1、 LED背光照明系統(tǒng)

　　LED正成為中小型彩色顯示器背光照明應(yīng)用的主流器件。LED的選擇是決定顯示子系統(tǒng)設(shè)計最佳性價比的關(guān)鍵因素。設(shè)計便攜式LED驅(qū)動電路時，一般考慮成本和性能因素。系統(tǒng)設(shè)計的一個約束條件是可用電池功率和電壓，其他約束條件還包括功能特性，例如針對環(huán)境光線作出調(diào)整及建立LED的架構(gòu)。

　　LED可根據(jù)不同參數(shù)（包括正向電壓及特定正向電流時的色度和亮度）進(jìn)行篩分。如白光LED的正向電壓通常為3.5~4V，典型工作電流為 15~20mA。當(dāng)多只LED應(yīng)用在一個背光照明設(shè)備中時，這些LED通常都會進(jìn)行匹配，以產(chǎn)生均勻的亮度。因此，LED制造商所提供的經(jīng)“差異篩選”或匹配的LED，在某個特定電壓范圍內(nèi)其V_F或其他參數(shù)都是匹配的。這些V_F的差異通常為3.5V~3.65V、3.65~3.8V，以及3.8~4.0V，最新的LED產(chǎn)品的正向電壓為3V。低V_F值的LED適用于小型顯示器，至于較大的彩色顯示器通常需要較高的亮度，一般采用中或高V_F值的LED。

　　一般來說，LED的V_F值是系統(tǒng)設(shè)計的重要參數(shù)。因為由普通電池供電的便攜式產(chǎn)品（如移動電話）使用單一的鋰離子電池，其電壓范圍為2.7~4.2V。如果將系統(tǒng)對電池工作電壓的要求設(shè)計為不低于3V，設(shè)計中就可以直接使用低至3V且未經(jīng)穩(wěn)壓的電池電壓來驅(qū)動LED。

　　將多只LED連接在一起使用時，正向電壓和電流均必須匹配，整個組件才能產(chǎn)生一致的亮度。實現(xiàn)恒定電流最簡單的方法是將經(jīng)過正向電壓篩選的LED串聯(lián)起來。LED經(jīng)匹配的差異級別包括發(fā)光強度和色度，其中色度決定顯示的顏色，大多與計所使用的半導(dǎo)體工藝有關(guān)。電氣工作條件對色度的影響很小。對于發(fā)光強度而言，篩選工藝可測量在給定正向工作電流下的發(fā)光強度。

　　目前，市場上已有能夠驅(qū)動多只LED的驅(qū)動集成電路，其功能包括電壓提升以至驅(qū)動多只串聯(lián)的LED，以便與每列包含一只或多只LED的陣列進(jìn)行電流匹配。特定驅(qū)動集成電路可提供獨立于LED正向電壓V_F的精確電流匹配，采用LED亮度控制功能，有助于提供更多功能和改善電源管理。

2、白光LED背光電源解決方案

　　近來，隨著無線通信產(chǎn)品的方案，彩我LCD顯示屏逐步引入移動電話和PDA等產(chǎn)品中，白光LED為這種應(yīng)用提供了完美的背光方案。然而，由于單節(jié)鋰離子電池的典型電壓為 3.6V，最高電壓為4.2V，而白光LED在20mA電流時，其正向電壓典型值為3.5V，最大值為4V,因此單節(jié)鋰離子電池不能直接驅(qū)動白光LED。因此，許多移動電話和PDA廠家一直在尋找經(jīng)濟、高效的白光LED升壓背光電源解決方案。{{分頁}}

　　圖2描述了用DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器MAX1848為三只白光LED供電的方案。MAX1848采用恒流方式驅(qū)動2~3只白光LED，適合于移動電話、PDA等便攜式產(chǎn)品。該升壓轉(zhuǎn)換器包括一個高電壓、低導(dǎo)通電阻的N溝道MOSFET開關(guān)，可以取得較高的轉(zhuǎn)換效率，最大限度地延長電池的使用壽命。模擬電壓雙模式輸入端為亮度調(diào)節(jié)及開關(guān)控制提供了簡便的途徑，該輸入端也可以通過輸入PWM波形、外加一個RC濾波器實現(xiàn)控制。1.2MHz的電流模式PWM控制技術(shù)使得控制器外部可以采用很小的輸入、輸出電容器和小型電感器，并將輸入電壓紋波降至最小?？删幊誊泦庸δ芟藛悠陂g的輸入浪涌電流。MAX1848采用了節(jié)省體積的SOT-23封裝或超小型UCSP封裝。