背光及照明用LED驱动IC技术分析

led 作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可。LED 使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低，因而在手机、MP3、MP4、PMP、DSC(数码相机)、PDA、GPS、PND、游戏机、学习机、笔记本电脑等的手持产品的LCD 背光；LED 手电筒、矿灯便携照明；在建筑照明、装饰照明、标识牌照明；在汽车的仪表板背光、前后雾灯、第三刹车灯、方向灯、尾灯；以及在家庭照明都会得到海量的应用。

　　目前手机彩屏背光应用占LED驱动IC 总出货比重的60%，除了按键与彩屏背光应用外，由于照相手机的普及，搭配LED 省电与小型化的特性，手机相机闪光灯应用比重逐日提高，将占整体手机应用的35%～40%。全球手机产量由2006 年的8 亿部增长到2007 年的11 亿部，增幅达40%，2008 年预计将生产15 亿部。2007 年中国手机出货量增长21.9%，达5.58亿部，占据全球市场的一半左右。按80%手机采用彩屏计算，2007 年手机产品应用的LED驱动IC 达6 亿颗。预估LED 驱动IC 在消费性电子产品市场将继续成倍增长。

　　7 英寸～19 英寸的LCD 屏原用CCFL 作为背光，而现在也正在逐步地被LED 所蚕食。

　　特别是在欧盟实施RoHS 的法令以后，含汞的CCFL 被禁止，否则要付10 美元的有害物质处理费，这将加快采用LED 背光的步伐。在笔记本电脑等更大量产品的液晶屏中，采用LED背光也已成为一种趋势，因为它不但可以使屏幕的厚度减半(从9mm 降到4.5mm)，重量减轻26%，而且还可以节省50%的耗电，其唯一的不足是目前成本比CCFL 高2.38 美元，因能减轻重量和节电，预计用户还是可以接受的。据估计，2007 年有8%的笔记本电脑采用LED 作为背光，而2007 年笔记本电脑的预计产量为8500 万台，采用LED 作为背光的笔记本电脑将达到680 万台，这一数据还有望突破。LCD TV 和笔记本电脑可望采用LED 取代CFL 背光的趋势已经十分清晰。2009 年LED 驱动IC 出货量将达9.1 亿颗，年复合增长率将达32%。
LED 驱动IC 的市场需求

　　LED 驱动IC 的市场需求按应用来分基本有三大类，一是用于消费性电子产品的，其应用特点是以电池为能源，一般为4.2V～8.4V，因此低电压、小电流的LED 驱动器是目前量大面广的产品；二是用于汽车照明产品，因其电源来自汽车蓄电池，一般是48V，所以需要较高电压降压的LED 驱动IC；三是建筑装饰照明和家庭照明，则需要将AC 能直接变换成DC 的LED 驱动IC，主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED 的电压和电流的匹配。因而不同应用的LED 驱动IC 是完全不同的。

　　消费性电子产品的LED 驱动器拥有比较成熟的技术、产品和相对成熟的市场。汽车照明产品使用的LED 数量较多，大多是串、并联驱动，需要较高的电压，对于取自48V 汽车蓄电池的电源来说是十分方便的。目前能耐60V 高压的LED 驱动器新品已推出较多，因而在汽车前装市场直接采用LED 的仪表板背光、前后雾灯、第三刹车灯、方向灯、尾灯的市场十分看好和乐观。

　　建筑装饰照明和家庭照明，则需要将AC 能直接变换成DC 恒流源的LED 驱动IC，目前还不能提供单个SoC 的集成电路产品，大多数是模块电路。建筑装饰照明在国内各大城市应用已十分广泛，节能效果显著。社会对家庭用LED 照明灯需要量将是一个天文数字，但目前的家庭用LED 照明灯技术和生产成本离大批量生产还有一定的距离，尚需努力。

LCD 背光用LED 工作原理

　　要设计LED 驱动的应用电路，首先要了解LED 的工作原理。LED 工作的主要参数是VF、IF，其它相关的是颜色、波长、发光亮度、发光角度、效率、功耗。VF 前降电压是为LED 发光建立一个正常的工作状态。IF 前降电流是促使LED 发光，发光亮度与流过的电流成正比例。LED VF 的标称电压一般为3.4V±0.2V。工作电流IF 按应用需要选用，LED 的IF 通常为5mA~500mA。以手机为例，手机键盘背光使用电流为5mA~10mA，LCD 背光使用电流为15mA~20mA，相机闪光灯使用电流为100mA~500mA。它们的IF 都不相同，各挡LED 不能混用。
消费性电子产品常用LED 驱动IC
　　消费性电子产品LCD 屏的背光一般是2 颗~8 颗LED 灯，并联或单颗供电的应用居多。自2000 年以来，消费性电子产品常用LED 驱动IC 有DC/DC 开关稳压器(Boost)、电荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant)和低压差稳压器LDO)。DC/DC 开关稳压器是用电感器储存电能的，而电感器容易发射开关频率，易对射频(RF)发生新的干扰，因此在手机产品中用得较少。电荷泵也是一种开关稳压器，但它是用电容器作电能储能，因而不会发射开关频率，在手机产品中占了最大的份额。LED 发光要求IF 恒流，恒流源就是针对这个市场而特别设计、生产的，恒流源的价格是电荷泵的50%，因而近年来在普及型手机产品中也占有一定的份额。普及型手机产品对成本的要求很苛刻，手机背光驱动单元尚可榨油的就是降低LED 驱动IC 的成本，大多数手机的关机电压设计在电池
电压降至3.3V 时，因此恒流源就设计成在4.2V~3.3V 时恒流输出20mA~30mA，3.3V 以下输出电流急降。电荷泵的卖点是转换效率高(η)，但大多数电荷泵在4.2V~3.3V 时其转换效率并不高，当电池电压降到3.0V~2.5V 时它的转换效率能达85%~90%，可惜在目前大多数的手机方案中并不能发挥其优势。LDO 是一个性能很好的低压差稳压器，输出电压稳定，当负载不变时，它流过负载的电流也恒定，基于此原理LDO 也是一个很好的LED 驱动器。