LED背光光源技術(shù)-LED
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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)降低RGB的混色效果，而LED的散熱性能提高。因此，如何設(shè)計(jì)出混色效果良好的LED排列與容易實(shí)現(xiàn)的散熱設(shè)計(jì)，是LED排列設(shè)計(jì)中需折中考慮的問(wèn)題。
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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(jì)最佳性價(jià)比的關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)便攜式LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，一般考慮成本和性能因素。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)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(duì)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(shí)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(gè)背光照明設(shè)備中時(shí)，這些LED通常都會(huì)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(gè)特定電壓范圍內(nèi)其VF或其他參數(shù)都是匹配的。這些VF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VF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VF值的LED。
一般來(lái)說(shuō)，LED的VF值是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。因?yàn)橛善胀姵毓╇姷谋銛y式產(chǎn)品（如移動(dòng)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(duì)電池工作電壓的要求設(shè)計(jì)為不低于3V，設(shè)計(jì)中就可以直接使用低至3V且未經(jīng)穩(wěn)壓的電池電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。
將多只LED連接在一起使用時(shí)，正向電壓和電流均必須匹配，整個(gè)組件才能產(chǎn)生一致的亮度。實(shí)現(xiàn)恒定電流最簡(jiǎn)單的方法是將經(jīng)過(guò)正向電壓篩選的LED串聯(lián)起來(lái)。LED經(jīng)匹配的差異級(jí)別包括發(fā)光強(qiáng)度和色度，其中色度決定顯示的顏色，大多與計(jì)所使用的半導(dǎo)體工藝有關(guān)。電氣工作條件對(duì)色度的影響很小。對(duì)于發(fā)光強(qiáng)度而言，篩選工藝可測(cè)量在給定正向工作電流下的發(fā)光強(qiáng)度。
目前，市場(chǎng)上已有能夠驅(qū)動(dòng)多只LED的驅(qū)動(dòng)集成電路，其功能包括電壓提升以至驅(qū)動(dòng)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(dòng)集成電路可提供獨(dú)立于LED正向電壓VF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(lái)，隨著無(wú)線通信產(chǎn)品的方案，彩我LCD顯示屏逐步引入移動(dòng)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(shí)，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(dòng)白光LED。因此，許多移動(dòng)電話和PDA廠家一直在尋找經(jīng)濟(jì)、高效的白光LED升壓背光電源解決方案。
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(dòng)2~3只白光LED，適合于移動(dòng)電話、PDA等便攜式產(chǎn)品。該升壓轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)高電壓、低導(dǎo)通電阻的N溝道MOSFET開(kāi)關(guān)，可以取得較高的轉(zhuǎn)換效率，最大限度地延長(zhǎng)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(kāi)關(guān)控制提供了簡(jiǎn)便的途徑，該輸入端也可以通過(guò)輸入PWM波形、外加一個(gè)RC濾波器實(shí)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。可編程軟啟動(dòng)功能消除了啟動(dòng)期間的輸入浪涌電流。MAX1848采用了節(jié)省體積的SOT-23封裝或超小型UCSP封裝。
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圖2 用MAX1848為三只白光LED供電的方案
在圖2所示電路中，MAX1848外部需要一個(gè)小型電感、一個(gè)二極管、一個(gè)檢流電阻和三個(gè)電容。該方案的總成本比MAX684電荷泵方案稍高，但它的轉(zhuǎn)換效率卻高得多。當(dāng)驅(qū)動(dòng)三只串聯(lián)的白光LED時(shí)，需要的輸出功率為
POUT=3.1×3×15=139.5mW
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