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        汽車顯示器需要更明亮的背光照明

        作者:Jeff Gruetter 時間:2011-11-30 來源:電子產品世界 收藏

          引言

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/126493.htm

          根據Strategies Unlimited公司的數據(參見圖1),到2012年,高亮度(HB)的市場規模預計將達到120億美元,到2015年,該市場將增長到202億美元,年復合增長率為30.6%。目前,用來給進行背光照明的是這種前所未有的增長的主要驅動力。用進行背光照明帶來了一些獨特的LED驅動器IC設計挑戰。因為要在多種環境照明條件下優化的可讀性,這要求LED能提供非常寬的調光比和非常高的轉換效率,同時能承受中相對苛刻的電環境及其它物理環境的嚴酷挑戰。最后,這些解決方案必須提供非常扁平、緊湊的占板面積,同時提高性價比。

          照明系統設計師面臨的最大挑戰之一是:怎樣優化最新一代LED的所有優勢。因為LED一般需要準確和高效率的DC電流源及調光方法,所以LED驅動器IC必須設計為在多種條件下滿足這些要求。電源解決方案在功能和可靠性方面必須是高效和堅實的,同時又非常緊湊和經濟實惠。按理,就驅動LED而言,要求最苛刻的應用之一將會是信息娛樂系統和板TFT-LCD背光照明,因為它們處于嚴酷的汽車電環境中,必須補償范圍很寬的環境照明條件變化,而且必須能放入非常有限的空間中,在做到所有這一切的同時,還要保持富有吸引力的成本結構。

          汽車LED背光照明

          諸如尺寸小、功耗低、壽命極長和調光能力強等優勢已經使得LED TFT-LCD背光照明在當今的汽車、卡車、火車、飛機和輪船中得到了廣泛采用。

          在這類環境中采用LED有幾種積極的意義。首先,LED永遠不需要更換,因為它們的可靠壽命超過10萬小時(11.5年的使用年限),已經超過了車輛壽命。這允許汽車制造商將LED永久性地嵌入到車內背光照明系統中,而不需要為更換留有余地。因為LED照明系統不需要冷陰極熒光燈(CCFL)燈那么大的深度或面積,所以款式也可以顯著改變。另外,在從輸入電功率提供光輸出(以流明為單位)方面,LED一般比白熾燈的效率高。這有兩種積極作用。首先,LED從汽車總線泄漏的電功率較少,而且同樣重要的是,使用LED減少了顯示器散發的熱量,從而無需笨重、昂貴的散熱器。

          LED背光照明的另一個重要好處是,高性能LED驅動器IC能提供較寬的調光比。由于汽車內部經受著范圍非常寬的環境照明條件變化,包括從太陽光直射到完全黑暗之間的每一種變化,而人眼對光輸出中的微小擾動又非常敏感,顯示屏需要相應地調暗或調亮,因此首要的是,LED背光照明系統能提供非常寬的、從1000:1到高達30000:1的調光比。采用合適的LED驅動器IC,相對容易實現這類寬調光比,而用CCFL背光照明則是不可能的。圖3顯示了一個LED背光照明板和共享LED背光照明的信息娛樂系統顯示屏。

          汽車LED照明設計參數

          為了確保最佳性能和長工作壽命,LED需要有效的驅動電路。這類驅動器IC必須能靠條件相當苛刻的汽車電源總線工作,而且經濟實惠、空間利用效率高。為了保持長工作壽命,首要的是不超過LED的電流和溫度限制。

          汽車行業的主要挑戰之一是克服汽車電源總線上嚴酷的電環境。這主要包含稱為負載突降和冷車發動的瞬態情況。負載突降指的是,電池電纜斷接,同時交流發電機仍然在給電池充電的情況。當電池電纜連接不牢固而汽車正在運行時,或當電池電纜斷開而汽車正在行駛時,可能發生這種情況。電池電纜這種突然斷接能產生高達40V的瞬態電壓尖峰,因為交流發電機正在嘗試給已經不存在的電池充電。交流發電機上的瞬態電壓抑制器通常將總線電壓鉗位到大約36V,并吸收大部分電流浪涌;不過交流發電機下游的DC/DC轉換器要承受這36V至40V的瞬態電壓尖峰。這些轉換器要求不被損壞,并在這種瞬態事件發生時調節輸出電壓。有各種不同的保護電路可供選擇,通常是瞬態電壓抑制器。瞬態電壓抑制器可以在外部采用,不過增加了成本和重量,并占用空間。

          “冷車發動”指的是,當汽車發動機承受寒冷或冰凍溫度一段時間時發生的情況。發動機機油變得極度黏滯,需要發動機啟動器提供更大的扭矩,這反過來又從電池吸取更大的電流。這種大電流負載在點火時可能將電池/主總線電壓拉低至6V,之后負載通常返回標稱的12V。

          幸運的是,對這些問題已經有了解決方案,那就是凌力爾特公司的LT3760,該器件能在這兩種情況時不被損壞,并調節一個固定輸出電壓。LT3760的6V至40V的輸入電壓范圍使其非常適用于汽車環境。甚至當VIN大于VOUT(這種情況可能在40V瞬態時發生)時,LT3760仍將調節所需的LED電流。



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