白光LED驅動在LCD背光上的應用解析
2020-11-24 電子發燒友白光LED驅動在LCD背光上的應用解析
佚名 發表於 2019-12-27 16:03:29
目前，LED驅動的技術發展，將呈現大功率化、高可靠性、綜合效率與功耗優化、具有成本優勢和綜合性價比提高以及高集成度和小體積的趨勢。LED主要的技術挑戰在於，如何真正實現LED的長壽命？如何提高電源的使用效率與EMC抗幹擾能力？以及如何獲得大功率與可靠性？
德信（EUTECH）公司中國區FAE經理盧世勇表示，由於LED是低壓、大電流驅動型器件，應用時會產生大量的熱量，其應用環境也變化多樣，因此，其面臨以下技術挑戰：為LED驅動提供高效可靠的電源轉換方案，如將TV中的AC-DC電源轉換與LED驅動整體考慮，提供完整的解決方案；為了獲得較高的系統效率並解決散熱問題，必須要求低導通電阻，但是LED燈條需要高壓驅動，高電壓、低導通電阻與成本之間的折中是一個技術課題。
日月成公司董事長兼總經理趙一塵指出，基於LED的明顯優勢和市場應用面的不斷擴大，未來的LED市場將呈現兩段式的成長。第一階段是投資與商用，年成長率在未來的3~5年內維持在20~30%;第二階段是在3年後成為消費必須品，其年增長率將達到50~80%.LED應用市場的普及將同步帶動LED驅動的穩步和高速增長。
他進而表示，不同功率和應用的LED需要專業對應的LED驅動技術。例如，LED屏幕和LED背光，需要精準的電流和時間控制技術來實現亮度和灰階特性，需要高效的灰度和色彩調製技術；而LED車燈則側重於快速點亮、更嚴格的光衰控制、大功率可靠性和色溫控制技術，使用環境更為惡劣。
盧世勇認為，LED主要應用市場是照明和背光。隨著高亮度LED的商業化以及LED單價持續下降，LED在照明和背光上的應用普及加速，因此，市場對LED驅動IC的需求量也越來越大。產品線提供從3.5寸智慧型手機到46寸LCD TV範圍內的各尺寸LCD面板的LED背光碟機動方案。LED驅動技術與AC-DC電源技術相結合，提供高效、可靠的整體解決方案，是未來LED驅動技術發展趨勢。
圖1：白光LED驅動在LCD背光上的應用。
LED按照市場應用來分，主要分為車用、建築裝飾用DC電源照明，家庭/辦公室用AC電源照明，以及液晶面板背光燈源。LED的電特性決定其需要恆電流驅動，但不同應用領域對LED驅動IC的要求側重點不同。車用DC電源照明著重產品穩定性、可靠性和安全性，比如在功率器件短路的情況下不能損壞或者不允許冒煙起火等。家庭/辦公室用AC電源照明則著重PF值、轉換效率以及系統成本等。液晶面板背光在設計上主要考慮多路LED燈條之間的電流匹配、PWM調光精度與線性度、LED短路/斷路保護、功率器件短路保護、過熱/過壓/過流/欠壓保護等。
日月成針對LED驅動的挑戰採取了以下對策：精準高效的專利驅動技術；先進的PFC和EMI管理技術；以及優異的設計與製造技術。趙一塵強調，目前，有許多電源晶片供應商加入到LED驅動領域，而使得LED方案百家爭鳴，各種方案競爭激烈，但是基於電源管理晶片的解決方案，都存在著一個共同的弱點，即缺乏對LED的真正了解和把握。日月成的優勢特點在於：長期的LED驅動技術開發經驗與大量的市場經驗積累；在功率集成與產品綜合效率上獨具特色；在EMI技術上形成特點：恆流控制與PWM調製技術（圖2）；以及高可靠與品質管控。
圖2：峰值電流單環路控制PWM模式LED驅動晶片。
德信公司針對LED驅動的挑戰，則採用了先進的高壓CDMOS工藝製程。其導通電阻RSP與擊穿電壓BV已做過專門優化，與傳統的BCD製程相比，高壓CDMOS製程沒有外延片，可提供更好的性價比產品。同時，EUTECH還可根據客戶需求提供定製化方案。
德信公司的LED驅動IC已應用在手機、MID、NB、AIO電腦、LCD監視器和液晶電視的LED背光上。相比較同類產品，德信公司產品具有以下特點：可靠性高，具有外圍器件損壞、短路保護，LED開路/短路保護、過流/過壓/過溫保護；LED電流匹配性可達±1.5%;調光線性度為1%~100%;開啟時間低至2us，可獲得極佳的對比度；抗幹擾能力強，對因PCB布局不佳引起的地噪聲有很好的抑制作用；轉換效率高至92%;內置恆流源，可以降低系統成本。德信LED閃光燈驅動適用於500萬像素以上的鏡頭補光，具有輸出電流大（雙通道1.5A輸出）、外圍應用簡單（僅一顆1μH電感、3個陶瓷電容和1個電阻）以及應用靈活方便（帶I2C接口，可方便配置各種閃光模式）的優點。
最後，在談到未來將會有哪些更新的LED驅動產品推出時，趙一塵表示，日月成在LED驅動技術上不斷推成出新，尤其是在LED屏幕驅動技術和解決方案上領先同行。未來，日月成的LED驅動新產品將主要涵蓋：高性價比LED屏幕；創新型LED演出屏；高密度LED電視屏；低功耗LED戶外屏；高可靠LED亮化驅動與控制；以及高效、高性價比LED燈驅動等。盧世勇則表示，針對42寸以上的LCD以及3D TV應用，EUTECH即將推出內置恆流源的8通道、200mA/通道、65V LED驅動。
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