背光及照明用LED驅(qū)動(dòng)IC技術(shù)應(yīng)用分析

摘??要：從技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)LED驅(qū)動(dòng)IC的需求迅速增長(zhǎng)作出分析，消費(fèi)電子用LED驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)和市場(chǎng)比較成熟，家庭照明用LED驅(qū)動(dòng)器還有技術(shù)瓶頸尚待突破。?關(guān)鍵詞：LED驅(qū)動(dòng)器，LED燈，LCD背光?
??LED作為綠色環(huán)保的清潔光源得到廣泛的認(rèn)可。LED使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能省電、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便、使用成本低，因而在、MP3、MP4、PMP、DSC（數(shù)碼相機(jī)）、PDA、GPS、PND、游戲機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)等的手持產(chǎn)品的LCD背光；LED手電筒、礦燈便攜

?照明；在建筑照明、裝飾照明、標(biāo)識(shí)牌照明；在汽車的儀表板背光、前后霧燈、第三剎車燈、方向燈、尾燈；以及將在家庭照明都會(huì)得到海量的應(yīng)用。?
??目前彩屏背光應(yīng)用占LED驅(qū)動(dòng)IC總出貨比重的60%，除了按鍵與彩屏背光應(yīng)用外，由于照相的普及，搭配LED省電與小型化的特性，手機(jī)相機(jī)閃光用比重逐日提高，將占整體手機(jī)應(yīng)用5-40%。全球手機(jī)產(chǎn)量006年的8億臺(tái)增長(zhǎng)到2007年的11億臺(tái)，增幅達(dá)40%，2008年預(yù)計(jì)將生產(chǎn)15億臺(tái)。2007年中國(guó)出貨量將增長(zhǎng)21.9%，達(dá)5.58億部?，占據(jù)全球市場(chǎng)的一半左右?。按80%手機(jī)采用彩屏計(jì)算，2007年應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)IC達(dá)6億顆規(guī)模。預(yù)估LED驅(qū)動(dòng)IC在消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場(chǎng)將繼續(xù)成倍增長(zhǎng)。?
??7-19英寸的LCD屏原用CCFL作為背光，而現(xiàn)在也正在逐步地被LED所蠶食。特別是在歐盟實(shí)施RoHS的法令以后，含汞的CCFL被禁止，否則要付10美元的有害物質(zhì)處理費(fèi)，這將加快采用LED背光的步伐。在筆記本計(jì)算機(jī)等更大量產(chǎn)品的液晶屏中，采用LED背光也已成為一種趨勢(shì)，因?yàn)樗坏梢允蛊聊坏暮穸葴p半(從9mm降到4.5mm)，重量減輕26%，而且還可以節(jié)省50%的耗電，其**的不足是目前成本比CCFL高2.38美元，因能減輕重量和節(jié)電預(yù)計(jì)用戶還是可以接受的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年有8%的筆記本計(jì)算機(jī)采用LED作為背光，而2007年筆記本計(jì)算機(jī)的預(yù)計(jì)產(chǎn)量為8,500萬臺(tái)，采用LED作為背光的筆記本計(jì)算機(jī)將達(dá)到680萬臺(tái)，這一數(shù)據(jù)還有望突破。LCD?TV和筆記本計(jì)算機(jī)可望采用LED取代CCFL背光的趨勢(shì)已經(jīng)十分清晰。2009年LED驅(qū)動(dòng)IC出貨量將達(dá)9.1億顆，年復(fù)合成長(zhǎng)率將達(dá)32%。?LED驅(qū)動(dòng)IC目前市場(chǎng)需求?
??LED驅(qū)動(dòng)IC目前市場(chǎng)需求按應(yīng)用來分基本有三大類，一是用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品的，其應(yīng)用特點(diǎn)是以電池為能源，一般為4.2-8.4V，因此低電壓、小電流的LED驅(qū)動(dòng)器是目前量大面廣的產(chǎn)品；二是用于汽車照明產(chǎn)品，因其電源來自汽車蓄電池，一般是48V，所以需要較高電壓降壓的LED驅(qū)動(dòng)IC；三是建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將AC能直接變換成DC的LED驅(qū)動(dòng)IC，主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為恒流電源，并同時(shí)完成與LED的電壓和電流的匹配。因而不同應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)IC是完全不同的。?
??消費(fèi)性電子產(chǎn)品的LED驅(qū)動(dòng)器擁有比較成熟的技術(shù)、產(chǎn)品和相對(duì)成熟的市場(chǎng)。2007年全球手機(jī)市場(chǎng)使用LED驅(qū)C達(dá)6億顆，2008年將繼續(xù)增長(zhǎng)。?
??汽車照明產(chǎn)品使用的LED等的數(shù)量較多，大多是串、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，需要較高的電壓，對(duì)于取自48V汽車蓄電池的電源來說是十分方便的。目前能耐60V高壓的LED驅(qū)動(dòng)器新品推出已較多。因而在汽車前裝市場(chǎng)直接采用LED的儀表板背光、前后霧燈、第三剎車燈、方向燈、尾燈的市場(chǎng)十分看好和樂觀。?
??建筑裝飾照明和家庭照明，則需要將AC能直接變換成DC恒流源的LED驅(qū)動(dòng)IC，目前還不能提供單個(gè)SOC的集成電路產(chǎn)品，大多數(shù)是模塊電路。建筑裝飾照明在國(guó)內(nèi)各大城市應(yīng)用已十分廣泛，節(jié)能效果顯著。社會(huì)對(duì)家庭用LED照明燈需要量將是一個(gè)天文數(shù)字，但目前的家庭用LED照明燈技術(shù)和生產(chǎn)成本離大批量生產(chǎn)還有一定的距離，尚需努力。?LCD背光用LED工作原理?
??要設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用電路，首先要了解LED的工作原理。LED工作的主要參數(shù)是VF、IF，其它相關(guān)的是顏色、波長(zhǎng)、發(fā)光亮度、發(fā)光角度、效率、功耗。VF前降電壓是為L(zhǎng)ED發(fā)光建立一個(gè)正常的工作狀態(tài)。IF前降電流是促使LED發(fā)光，發(fā)光亮度與流過的電流

?

成正比例。LED?VF標(biāo)稱電壓：3.4V±0.2。LED?IF工作電流按應(yīng)用需要選用，LED產(chǎn)品的IF從5-500mA。以手機(jī)為例，手機(jī)鍵盤背用電流為5-10mA、D背光使用電流為15-20mA、相機(jī)閃光燈使用電流為100-500mA它們的IF都不相同，各檔LED不能混用。?消費(fèi)性電子產(chǎn)品常用LED驅(qū)動(dòng)IC?
??消費(fèi)性電子產(chǎn)品LCD屏的背光一般是2-8顆LED燈，并聯(lián)或單顆供電的應(yīng)用居多。自2000年來，消費(fèi)性電子產(chǎn)品常用LED驅(qū)動(dòng)IC有DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器（Boost）、電荷泵（Charge?Pump）、恒流源（Constant）和低壓差穩(wěn)壓器（LDO）。?
??DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器是用電感器來儲(chǔ)存電能的，而電感器容易發(fā)射開關(guān)頻率，易對(duì)射頻（RF）發(fā)生新的干擾，因此在手機(jī)產(chǎn)品中用得較少。電荷泵也是一種開關(guān)穩(wěn)壓器，但用電容器作電能儲(chǔ)能，因而不會(huì)發(fā)射開關(guān)頻率，在手機(jī)產(chǎn)品中占了**的份額。LED發(fā)光IF恒流，恒流源就是針對(duì)這個(gè)市場(chǎng)而特別設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的，恒流源的價(jià)格是電荷泵的50%，因而近年來在普及型手機(jī)產(chǎn)品中也占有一定的份額。普及型手機(jī)產(chǎn)品苛求成本下降，背光驅(qū)動(dòng)單元尚可榨油的就低LE動(dòng)IC的成本，大多數(shù)的關(guān)機(jī)電壓設(shè)計(jì)在電池電壓降至3.3V時(shí)，因此恒流源就設(shè)計(jì)成在4.2V-3.3V時(shí)恒流輸出20-30MmA，3.3V以下輸出電流急降。電荷泵的賣點(diǎn)是效率（η），但大多數(shù)電荷泵在4.2V-3.3V時(shí)其轉(zhuǎn)換效率并不高，當(dāng)電池電壓降到3.0V-2.5V時(shí)它的轉(zhuǎn)換效率能達(dá)85-90%，可惜在目前大多數(shù)的手機(jī)方案不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。LDO是一個(gè)性能很好的低壓差穩(wěn)壓器，輸出電壓穩(wěn)定，當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，它流過負(fù)載的電流也恒定，基于此原理的LDO也是一個(gè)很好的LED驅(qū)動(dòng)器。就目前手機(jī)用L驅(qū)動(dòng)IC而言，一個(gè)DC/DC（Boost）的售價(jià)是USD0.12-0.15,一個(gè)電荷泵的售價(jià)是USD0.20-0.25,一個(gè)恒流源的售價(jià)是0.09-0.12，一個(gè)LDO只幾分美金，對(duì)于降低手機(jī)背光驅(qū)動(dòng)單元，有一定的空間，今年來不少普及型手機(jī)都已選用。

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