消费电子和家用照明应用LED驱动器技术分析
LED因其使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低的特点，在手机、MP3播放器、PMP、DSC、PDA、GPS、游戏机、学习机等的手持产品的LCD背光；在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；以及在家庭照明中都将得到海量的应用。目前手机彩屏背光应用占LED驱动IC总出货比重的60%，在LED的手机应用中，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的比重逐日提高，将达到35"40%。全球手机产量由2006年的8亿台增长到2007年的11亿台，增幅达40%，2008年预计将生产15亿台。2007年中国手机出货量将增长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6亿颗规模。预估LED驱动IC在消费性电子产品市场将继续成倍增长。
7"15吋的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，预计这样的成本增加用户还是可以接受的。据估计，2007年将有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8,500万台，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CCFL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，年复合成长率将达32%。
[b]不同应用对LED驱动器的要求[/b]
LED驱动器目前市场需求按应用来分基本有三大类，一是用于消费电子产品，其应用特点是以电池为能源，一般为4.2"8.4V，它需要低电压和小电流的LED驱动器；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驱动器；三是建筑装饰照明和家庭照明，它需要能将AC直接变换成DC的LED驱动器，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驱动器是完全不同的。
消费电子产品的LED驱动器拥有比较成熟的技术、产品和相对成熟的市场。2007年全球手机市场使用LED驱动IC达6亿颗，2008年将继续增长。
汽车照明产品使用的LED等的数量较多，大多是串并联驱动，需要较高的电压，这对于取自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驱动器新品推出已较多。因而业界对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驱动器，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。
[b]设计前要先了解LED的IF参数[/b]
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前降电压的作用是为LED发光建立一个正常的工作状态。前降电流IF的作用是促使LED发光，发光亮度与流过的电流成正比例。LED VF标称电压为3.4V±0.2。LED IF工作电流按应用需要选用，LED产品的IF从5"500mA。以手机为例，手机键盘背光使用电流为5"10mA、LCD背光使用电流为15"20mA、相机闪光灯使用电流为100"500mA，它们的IF都不相同，各档LED不能混用。
[b]适合消费电子产品的LED驱动器[/b]
消费电子产品LCD屏的背光一般是2"8颗LED灯，并联或单颗供电的应用居多。自2000年来，消费电子产品常用LED驱动器有升压型DC/DC开关稳压器、电荷泵、恒流源和低压差稳压器LDO。
DC/DC开关稳压器是用电感器来储存电能的，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。普及型手机产品苛求成本下降，手机背光驱动单元尚可榨油的地方就是降低LED驱动器的成本，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4.2"3.3V时恒流输出20"30MmA，3.3V以下输出电流急降。电荷泵的卖点是效率，但大多数电荷泵在4.2"3.3V时其转换效率并不高，当电池电压降到3.0"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是一种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，因此LDO也是一个很好的LED驱动器。就目前手机用LED驱动IC而言，一个升压型DC/DC稳压器的售价是0.12"0.15美元，一个电荷泵的售价是0.20"0.25美元，一个恒流源的售价是0.09"0.12美元，一个LDO只需几分美元，对于降低手机背光驱动单元成本，有一定的空间，今年来不少普及型手机都已选用。手机背光LED驱动芯片的演变如图1所示。
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[i]图1：手机背光LED驱动芯片的演变。[/i]
手机除了彩屏背光需要LED驱动器，手机的键盘背光，手机相机的闪光灯也需要LED驱动器。其特点是低电压、小电流，因为是以电池为能源的。
没有RF部分的消费电子产品的LCD屏背光驱动可以选用DC/DC开关稳压器，LED一般是串联使用，工作电压略高，工作电流较小。多个LED的串并联可作较大的LCD屏背光源，如LCD电子灯箱和LED手电筒。
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