盤點熱門應(yīng)用看LED驅(qū)動技術(shù)特性大比拼

在手機應(yīng)用的強勁驅(qū)動下，高亮度(HB)LED市場曾于2001至2004年一直保持著46%的驚人增長率。正當(dāng)人們擔(dān)心由于手機設(shè)備趨于飽和而導(dǎo)致LED市場推動力逐漸疲軟的時候，照明、汽車頭燈以及液晶電視背光驅(qū)動等LED的新興應(yīng)用市場大量涌現(xiàn)，掀起了LED的又一波應(yīng)用狂潮。美國市場調(diào)研公司Strategies Unlimited預(yù)計，到2010年，HB LED市場將達(dá)到83億美元，比2005年的總數(shù)超過兩倍。如此誘人的市場引來眾多廠商分食，凌力爾特、飛兆、ADI、恩智浦等廠商在LED驅(qū)動技術(shù)上，都有著不俗的表現(xiàn)。就電源管理領(lǐng)域來看，LED驅(qū)動技術(shù)已然成為各個廠商比拼技術(shù)實力的大好舞臺。

就調(diào)光技術(shù)大做文章，背光也需“高清”
　　
對于顯示技術(shù)而言，不僅視頻信號處理上需要高清，背光調(diào)節(jié)的好壞，也直接影響著視頻顯示效果。為了將“高清”技術(shù)進(jìn)行到底，廠商們在LED背光驅(qū)動技術(shù)上也著實下了不少功夫。

傳統(tǒng)上，LED的調(diào)光是利用一個DC信號或濾波PWM對LED中的正向電流進(jìn)行調(diào)節(jié)來完成的。減小LED電流將起到調(diào)節(jié)LED光輸出強度的作用，然而，正向電流的變化也會改變LED的彩色，因為LED的色度會隨著電流的變化而變化。許多應(yīng)用(比如汽車和LCD TV背光照明)都不能允許LED發(fā)生任何的彩色漂移。在這些應(yīng)用中，由于周圍環(huán)境中存在不同的光線變化，而且人眼對于光強的微小變化都很敏感，因此寬調(diào)光范圍是必需的。通過施加一個PWM信號來控制LED亮度的做法允許在不改變彩色的情況下完成LED的調(diào)光。

人們常說的真正彩色(True Color)PWM調(diào)光是利用一個PWM信號來調(diào)節(jié)LED的亮度。它實際上需要在滿電流和PWM頻率條件下進(jìn)行LED的接通和關(guān)斷操作。人眼的分辨極限是每秒60幀，通過增加PWM頻率(如提高到80~100Hz)，就能夠使人眼認(rèn)為脈動的光源是連續(xù)導(dǎo)通的。此外，通過調(diào)節(jié)占空比(接通時間的總量)，也可控制LED的亮度。目前，許多LCD TV設(shè)計師都需要高達(dá)3,000:1的調(diào)光比，以便針對眾多的環(huán)境光照條件進(jìn)行亮度調(diào)整。
　　
系統(tǒng)工程師在挑選背光源時，究竟是該選RGB還是白光LED呢？凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場經(jīng)理Tony Armstrong指出，背光源(RGB或白光LED)的選擇可以根據(jù)特定最終產(chǎn)品的要求來進(jìn)行。不過，采用RGB LED來替代白光LED是有正當(dāng)理由的，因為前者具有更加寬廣的色譜，這將顯著地改善圖像質(zhì)量，以挑選LCD TV為例，消費者對色彩逼真度的關(guān)注程度是最高的。然而，采用RGB LED需要一個更大、更復(fù)雜而且更昂貴的解決方案。
　　
凌力爾特的LT3476四通道LED驅(qū)動器便是RGB LED驅(qū)動器的一個實例。LT3476的每個通道能驅(qū)動多達(dá)8個串聯(lián)的1A LED(紅光、綠光、藍(lán)光或白光)，因而使得LT3476能夠驅(qū)動多達(dá)32個1A LED，并提供高達(dá)96%的效率。4個通道均可通過其獨立的True Color PWM信號來獨立運作，從而實現(xiàn)了其獨立調(diào)光，調(diào)光比可高達(dá)1,000:1。固定頻率、電流模式架構(gòu)可在一個很寬的電源和輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定的運作。一個頻率調(diào)節(jié)引腳允許用戶在200kHz~2MHz的范圍內(nèi)設(shè)置開關(guān)頻率，以優(yōu)化效率，并最大限度地縮減外部元件尺寸。其耐熱增強型5×7mm QFN封裝提供了一個非常緊湊的解決方案占板面積，很適合于大型LCD TV中常見的100W LED應(yīng)用。
　　
除了類似于凌力爾特的將PWM信號用作控制信號來進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)之外，是否還有其他技術(shù)也能達(dá)到很好的調(diào)光效果呢？飛兆半導(dǎo)體現(xiàn)場應(yīng)用工程師Brian Law有著自己的見解，他認(rèn)為，區(qū)分LED驅(qū)動器和標(biāo)準(zhǔn)升壓轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵要求之一是LED驅(qū)動器能夠控制LED的亮度水平。調(diào)節(jié)亮度有三種常用方法：使用SET電阻；采用PWM技術(shù)；以及線性調(diào)節(jié)。最簡便的方法是在IC中使用外部SET電阻。雖然這是有效的方法，但卻缺乏靈活性，無法讓用戶改變光強度。采用PWM技術(shù)和線性調(diào)節(jié)則可對光強度進(jìn)行動態(tài)控制。但是這兩種方法各有缺點。采用PWM調(diào)暗LED會造成EMI噪聲，并引起白光LED朝向藍(lán)色光譜的色彩偏移。可能是輕微的偏移，但可在敏感應(yīng)用中檢測出。線性調(diào)節(jié)則會降低效率，并引起白光LED朝向黃色光譜的色彩偏移。至于哪種方法較優(yōu)，業(yè)界至今尚未有共識。結(jié)果是飛兆半導(dǎo)體開發(fā)了最新的LED驅(qū)動器，能夠用其中一種或結(jié)合兩種方法來調(diào)校亮度。FAN5617使用充電泵架構(gòu)來驅(qū)動三個并聯(lián)LED，并糅合了一個單線總線，讓用戶以線性或施加PWM信號來設(shè)置光強度。

然而，就這種“集成式”調(diào)光技術(shù)而言，飛兆并非首例。據(jù)北京思旺電子技術(shù)有限公司總裁裴石燕介紹，該公司近日推出的無電感Charge Pump型WLED驅(qū)動IC SE3362也采用了類似技術(shù)。SE3362內(nèi)部設(shè)計有電流匹配控制電路，能有效控制LED電流，使每一路WLED的電流具有高的匹配度，以保證WLED亮度的一致性。通過外部Rset電阻可對WLED電流設(shè)定，其亮度還可通過多種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)：
1. 使用一個直流電壓設(shè)置RSET管腳的電流，從而改變WLED電流，調(diào)節(jié)亮度；
2. 將PWM信號用作控制信號，通過占空比調(diào)節(jié)亮度；
3. 將GPIO施于控制端，通過占空比調(diào)節(jié)亮度；
4. 在RSET兩端并聯(lián)不同的轉(zhuǎn)換電阻，改變WLED電流調(diào)節(jié)亮度。
　　
該驅(qū)動IC可同時驅(qū)動4顆并聯(lián)的WLED，最大電流達(dá)30mA/WLED，適合用來驅(qū)動手機、PDA、DSC和PMP等LCD屏的背光LED。

提升可操作性，閃光燈領(lǐng)域比拼人性化
　　
對于閃光燈這一應(yīng)用領(lǐng)域，光是效率的提升已不足以滿足設(shè)備廠商的胃口。隨著照相手機的普及，人們對照相性能的要求也越來越高。對于面向閃光燈應(yīng)用的LED驅(qū)動器來說，可操作性是一個為其加分的性能，同時這也是眾多LED驅(qū)動廠商們努力的方向。
　　
研諾邏輯近日推出的LED驅(qū)動器AAT1270為設(shè)計師提供了對閃光和電影模式操作的高靈活性控制，該產(chǎn)品可通過一個獨立的外部電阻對滿量程閃光LED電流進(jìn)行設(shè)置。在電影模式應(yīng)用時,缺省電流值的電流比設(shè)置為7.3:1，電影模式電流也可通過研諾邏輯專有的單線簡易串行控制(S2Cwire)接口編程而設(shè)為15個其它比率。此外，為了防止閃光LED熱損傷，AAT1270配置了用戶可編程安全計時器，它可在設(shè)定的時間長度內(nèi)停止閃光活動，還有一個獨立的閃光燈支持引腳，以同時啟動閃光/閃光燈操作和安全計時器。最后，AAT1270還配置了一個異步閃光抑制接腳，在高電池需求期間可減少拍攝模式中的閃光電流。

同樣，為了提升用戶的照相體驗，恩智浦(NXP)半導(dǎo)體所發(fā)布的高效照相手機LED閃光驅(qū)動器UBA3001則可在電池供電型手機中提供最大閃光效果輸出。增強的閃光性能可提高不良照明條件下的圖像質(zhì)量，由此顯著改善用戶的視覺體驗。恩智浦UBA3001可為單顆高亮度LED提供1安培電流，由于它具備自動升壓與降壓轉(zhuǎn)換功