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白色LED做背光照明需考慮事項(xiàng)

作者：宏拓新軟件
發(fā)布日期：2008-06-12	閱讀：62

在過去幾年中，小型彩屏從稀有物品變成了便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品（如手機(jī)、ＰＤＡ和數(shù)字照相機(jī)）的主流特性。把彩屏集成進(jìn)小型便攜式設(shè)備的挑戰(zhàn)之一是需要白光作為背光。對(duì)于如手提電腦的大型顯示屏，通常使用的冷陰極熒光燈（ＣＣＦＬ），但因在其尺寸方面的限制和設(shè)計(jì)復(fù)雜性，很難用于更小型的應(yīng)用。而白色ＬＥＤ具有優(yōu)異的光學(xué)特性，因此成為小型顯示屏背光顯示的首選解決方案。此外，白色ＬＥＤ也可以用作鍵盤的背光。將白色ＬＥＤ與光導(dǎo)相配合，可提供均勻的白色背光。

    白色LED方案面臨的挑戰(zhàn)

    設(shè)計(jì)師在集成白色ＬＥＤ時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)在于有如下幾方面。

    （ｌ）ＬＥＤ具有獨(dú)特的電氣特性，且現(xiàn)在大多數(shù)便攜式產(chǎn)品均由單節(jié)鋰離子電池供電。白色ＬＥＤ的正向電壓（Ｖｆ）是通過該器件的電流及其本身材料特性的函數(shù)。但總的來說，Ｖｆ在３．２～３．８Ｖ之間（圖１），而理離子電池的輸出電壓在３．０～４．２Ｖ之間，因此能夠滿足ＬＥＤ的電氣特性。因此，采用由直接與電池相連的ＬＤＯ驅(qū)動(dòng)彩色ＬＥＤ，用一個(gè)串聯(lián)電阻來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流，這種用于彩色ＬＥＤ的簡(jiǎn)單的解決方案并不適用于白色ＬＥＤ。

    （２）另一個(gè)面臨的挑戰(zhàn)是，在大多數(shù)情況下、需要數(shù)個(gè)白色ＬＥＤ。手機(jī)的小型顯示屏可能需要３個(gè)或者４個(gè)白色ＬＥＤ，而ＰＤＡ的較大型顯示屏可以使用６到８?jìng)€(gè)白色ＬＥＤ。ＬＥＤ數(shù)量的增多增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

    （３）背光顯示的另一個(gè)問題是ＬＥＤ需要提供均勻的照明，不能在顯示屏上出現(xiàn)亮斑和暗斑。這在由傳統(tǒng)的彩色ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)的單色ＬＣＤ顯示屏中比較常見，而且因?yàn)轱@示屏主要用于顯示字母、數(shù)字字符，是一種可以接受的解決方案。但對(duì)于瀏覽數(shù)字圖像、玩復(fù)雜游戲和瀏覽網(wǎng)頁來說，這已不再是一種可用的多媒體顯示屏選項(xiàng)。

    白色LED驅(qū)動(dòng)電路

    簡(jiǎn)單地說，ＬＥＤ就是一個(gè)二極管，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，有光發(fā)出，而且，發(fā)光強(qiáng)度與通過二極管的電流成正比。有兩種方法可以使多個(gè)ＬＥＤ的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到近似的匹配。一種是將每條支路上的二極管與穩(wěn)壓源并聯(lián)配置，另一種是將所有的二極管串聯(lián)配置（見圖２），使通過每個(gè)二級(jí)管的電流都相同。并聯(lián)配置偏向于采用一個(gè)穩(wěn)流源而不是一個(gè)電阻，因?yàn)榧词箤?duì)于相同的偏置條件，二極管的正向電壓Ｖｆ的變化可達(dá)２０％，這對(duì)于光強(qiáng)度有直接的影響，使用戶可以察覺的到。串聯(lián)配置則消除了這個(gè)問題，但需要一個(gè)高壓升壓變換器（如ＮＣＰ５００７），因?yàn)榇?lián)４到５個(gè)二極管，串聯(lián)白色ＬＥＤ的額定Ｖｆ可以很容易達(dá)到１５～２０Ｖ。圖２給出了這種實(shí)現(xiàn)方法的具體電路圖。

    在圖２中，所有５個(gè)二極管采用串聯(lián)配置，因此通過每個(gè)器件的電流是相同的，通過檢測(cè)電阻Ｒ１兩端所產(chǎn)生的壓降，可調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)整器中的電流。此外，通過對(duì)啟用的輸入施加一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（ＰＷＭ）信號(hào)，流過二極管串的平均電流可以在軟件控制下變化，提供明暗可調(diào)節(jié)的背光。

    在采用并聯(lián)配置方法時(shí)，可以使用低壓電感提升或電荷泵。并聯(lián)配置默主要優(yōu)點(diǎn)在于其可以使用低壓工藝，但缺點(diǎn)是每個(gè)二極管需要獨(dú)立的電流源管腳，增加了封裝的管腳數(shù)量和相應(yīng)的ＰＣＢ焊盤。此外，這些信號(hào)需要通過連接器引到顯示模塊。在設(shè)計(jì)集成電路時(shí)也需要小心，實(shí)現(xiàn)每個(gè)電流源的緊密匹配。


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