背光及照明用LED驅動IC技術分析

就目前手機用 LED 驅動IC 而言，一個DC/DC(Boost)的售價是0.12 美元～ 0.15 美元,一個電荷泵的售價是0.20 美元～0.25 美元,一個恒流源的售價是0.09 美元～0.12 美元，一個LDO 只有幾美分，對于降低手機背光驅動單元成本，有一定的空間，今年來不少普及型手機都已選用。手機背光LED 驅動芯片的演變如圖1 所示，手機LCD 背光如圖2 所示。

　　手機除了彩屏背光需要LED 驅動IC，手機的鍵盤背光，手機相機的閃光燈也需要LED驅動IC。其特點是低電壓、小電流，因為是以電池為能源的。

　　沒有RF 部分的消費電子產品的LCD 屏背光驅動可以選用DC/DC 開關穩壓器，LED 一般是N 串聯+N 并聯使用，工作電壓略高，工作電流較小。多個LED 的串并聯可作較大的LCD屏背光源，如圖3 所示的LCD 電子燈箱。此外，還有如LED 手電筒。

移動手持顯示產品背光LED 驅動IC 的選擇

　　移動手持顯示產品背光LED 驅動IC 的選擇，按LCD 的面積來設定需要LED 點光源的個數；按LED 的N 串N 并的點亮方式來選擇不同工作原理、不同輸出能力的LED 驅動IC；1.8英寸～3.5 英寸手機用LCM 其LED 點光源是2 顆～4 顆LED；3.5 英寸～8.0 英寸MP3、MP4、PDP、GPS、PND、DPF 用LCM 其LED 點光源是6 顆～28 顆LED；12.1 英寸～15.4 英寸筆記本電腦用LCM 其LED 點光源是48 顆～60 顆、60 顆～72 顆LED；手機有RF 怕干擾，因此大多數不選用以電感器為電能儲存器的DC/DC Boost；沒有RF 的消費電子產品，大多選用DC/DC Boost，因其能輸出較高電壓和有較高效率；常用LED 驅動IC 的有電荷泵(Charge Pump)、恒流源(Constant current)、電感升壓開關穩壓器(DC/DC Boost )。背光LED 驅動IC 的選擇如表1。

家庭用LED 照明燈驅動器

　　家庭用的照明燈目前還沒有成熟的產品，家庭用的照明燈的功率要求10W 以上。目前市售的1W～5W LED 燈在家庭只能作為壁燈和輔助照明用，因為它們的亮度還達不到白熾燈、熒光節能燈的要求，還不能作為書寫閱讀照明用?，F在的高亮度LED 燈價格十分昂貴，非一般老百姓能享用的。

　　白光LED 技術突飛猛進，用作照明燈源的單顆芯片的LED，其功率越做越大，已經大批量生產投放市場的有1W、3W、5W、10W、20W、30W、50W、100W，發光亮度最大已達到4400lm。

　　大功率照明用LED 其封裝從成品來看是單顆芯片的，其實是用N 顆LED 管芯封裝在一個單位里的。它們的排列組合是串并聯，它們是N 個串聯，再N 個并聯，然后由二點聯接電源。大功率照明用LED 的大批量生產給最終生產照明用LED 燈創造了必須的條件和物質基礎。

　　高亮度和大功率LED 照明燈進入家庭用在應用技術上還有技術瓶頸亟待解決，主要是芯片散熱(熱量管理)、發光亮度(流明)和EMI/EMC，成本下降也是一個關鍵問題。家庭照明用LED 驅動IC 技術還在攻堅中，驅動芯片需要采用700VBCD 高壓工藝；芯片內的MOSFET 要做好熱量管理，要考慮驅動IC 的散熱設計；AC 到DC 恒流源各功能芯片整合在一個封裝內的SoC 需要創新一個新的電源芯片模式。家用LED 照明燈樣品如圖4。

　　近年MR16 射燈其發光源已從低效率的鹵素燈泡順利過度到綠色節能、高效、長壽命的LED IC。MR16 射燈使用12V 的AC-DC 電源，使得低電壓、大電流的LED 驅動IC 迅速進入燈具行業，降低了應用技術的門檻。AC12V 經四個SS14 橋式整流即有14V～18V 的直流可供PT4115 LED 驅動IC 工作，可點亮一顆3W 或三顆1W 的高亮度LED IC，系統應用器件很少，是十分經濟有效的方案。圖5 是PT4115 應用電原理圖，圖6 是MR16 射燈新恒流源板實物。

　　開關電源式恒流源可能是AC 到DC 恒流源比較有效的方法之一。開關電源的效率高達65%～85%。電源效率的提高使設備制造商得以將待機電流降低到Energy Star(能源之星)和Blue AngEL(藍天使)認證所需的水平。
　　家庭用的照明燈采用白光LED 是科技發展的必然趨勢。家庭用白光LED 照明燈發光效率高、使用壽命長是不爭的事實，只是目前還需等待產業化生產的技術成熟和成本的進一步下降。熒光節能燈從產品誕生到進入千家萬戶百姓家庭普及也差不多經歷了十年的時間。家庭用照明燈的發光效率及平均壽命比較如表2。

　　 歐美等國在 2007 年2 月和3 月分別通過政府決議，在未來二年逐步取消白熾燈，提倡使用節能燈和LED 照明燈。由此，LED 照明燈進入千家萬戶揭開序幕，其市場需求量將是一天文數字。集成電路和燈具廠商紛紛開始行動，奔向這個巨大市場。

　　大功率照明燈用 LED 制造技術突飛猛進，今天已經能大批量生產了，而且在向增加LED發光效率(lm/W)方面努力；從AC 到DC 恒流源輸出、經濟而有效地驅動大功率照明燈用LED 的芯片還需要更多的集成電路開發廠商投入，迎合未來市場的創新設計是贏得高利潤回報的先決條件，抓住機遇、發揮創造力、配合必要的財力和物力是企業成功的理念。