LED驱动器与功率芯片发展趋势

时间:2011-04-27来源:电子产品世界

  中大尺寸LCD面板LED背光源

  赛迪的张晓康称,随着大尺寸LCD面板LED背光源市场的逐渐启动,其驱动IC将成为热点,这对于驱动IC的通道数量、输出电压、输出电流的稳定性、驱动IC的可靠性、电路保护功能、成本与价格的控制等各方面提出了更高的要求。

  奥地利微电子Markus Luidolt称,总体来说,LED背光所需的驱动电流正在不断增加,例如,应用于大型LCD背光的LED,去年其驱动电流通常为50~100mA,而进入2011年,其驱动电流几乎翻了一倍,在3D电视中驱动电流甚至高达300mA。

  影响LED芯片的驱动力中,LED的光输出以及成本的下降是主导因素。每流明的成本,即用户为照明所付的费用正在迅速降低。散热也很重要,因此优化PCB(印制电路板)布局非常关键。而更重要的则是避免热耗散,与其在散热方面做出额外的努力,不如采用更有效的驱动器架构,如LED电源的智能调节。

  研发动向方面,在非常薄的LED电视和超薄手机中,LED的光输出越来越多,而封装则变得越来越纤薄。采用更好的色域使照明变得更加自然也是业内重要的发展动向。对于奥地利微电子等LED驱动器制造商来说,需要更紧密地与LED制造商进行合作,从而开发出切合最新LED技术发展趋势的驱动器解决方案。

  普诚科技萧恩煦介绍道,用于液晶显示电视的背光技术主要区分为直下式与侧照式两种。

  直下式背光技术可以依照画面不同部分的亮度变化,快速微调LED的亮度,因此其LED驱动器的每一输出通道电流需要具备能够被独立控制的功能。由于直下式相对需要使用更多的LED,因此克服散热问题以集成更多通道为未来直下式驱动器的发展趋势。而侧照式背光技术使用的LED个数相对较少,因此其驱动器需要输出较大的驱动电流以提供相同的亮度。

  侧照式目前大多只提供调光功能,电流输出信道的控制相对单纯,因此相对直下式来说,较容易将直流对直流转换器集成在一起。对于侧照式驱动器来说,如何提高输出电流与提供耐压以增加LED驱动个数,将成为脱颖而出的具体关键。

  车灯

  凌力尔特电源产品部产品市场总监Tony Armstrong介绍了车灯应用状况:奥迪公司是第一家在多种车型中使用 LED 前灯的汽车制造商,早在 2008 年就已开始使用了。奥迪的汽车照明系统包含两个起主要作用的近光前灯,该系统由两个 LED 阵列组成,每个 LED 阵列都含有 4 个有源组件。另外 3 个 LED 阵列 (每个含有2个 LED IC) 位于光学透镜的后面,它们的任务是控制明/暗分界线和前灯照明范围。就远光前灯而言,4个LED 阵列位于与近光阵列相邻的地方。靠近照明系统的下边缘,一排 24 个 LED 组成白天行车灯 (DRL)。不过,正是这些白天行车灯使奥迪汽车外观新颖,其外观非常受购车族的欢迎。不久后,很多其他制造商都跟风而上,奔驰、捷豹、雷克萨斯和保时捷等,也都提供类似的白天行车灯了。

  而 LED 前灯系统在采用上却落后了,这主要归因于成本。不过,2011 年出现的一些早期迹象似乎表明这种状况将开始发生变化,因为事实上,LED 允许设计时更加灵活地进行选择,同时 LED 效率的提高使成本/性能得到了更有利的平衡。因此,现在我们看到,凯迪拉克、丰田和雷克萨斯的各种车型都将 LED 前灯作为可选配件提供。例如,凯迪拉克凯雷德、雷克萨斯LS600H和丰田普锐斯可以选配 LED 前灯。

  Maxim认为LED已被广泛地应用于汽车后灯,并且现在正被用于汽车的白昼行驶灯、位置指示灯、远光灯和车头的短焦距灯。在该领域,人们面临的主要问题是要有可靠性非常高的LED驱动器——应能够在输入电压和温度变化范围较大的环境下工作;此外,驱动器必须能够防止出现短路或其它故障。Maxim已经开始重视这个市场,其所采用的驱动器IC能够在上述的严峻环境下工作,同时,IC上集成了多种起保护作用的元器件,从而减少了元器件的数量,降低了解决方案的成本。

  为了适合汽车级应用,需要对LED及芯片进行改装。例如,日本罗姆产品一般采用耐热性高的陶瓷封装,-40~130℃。而一般采用树脂和耐硫化封装。

  便携式应用

  凌力尔特介绍了移动电话上相机闪光功能。今天很多移动电话有内置数码相机功能。相机性能的提高也导致需要大功率白光光源,以在室内或昏暗的环境光线条件下使用相机。在配备相机的蜂窝电话中,白光 LED 已经成为主要的光源,因为白光 LED 拥有新式蜂窝电话设计师所希望的各种特点:小尺寸、大的光输出、能提供“闪光灯”和连续“视频”物体照明。目前已经开发出专门用作集成式相机光源的大输出功率 LED。

  奥地利微电子Markus Luidolt称,总体来说,LED照明所需的驱动电流正在不断增加,例如两年前手机闪光灯应用中LED驱动电流范围为300~800mA,而现在则变为1000mA、2000mA甚至更高。

  罗姆1930年就开始生产LED,致力于小型化方向研发。在市场上尤其受到好评的是1006尺寸(1.0mm×0.6mm),厚度仅为0.2mm的小型LED芯片产品——PICOLED系列,堪称最薄产品,面向小型电子设备的显示灯以及背光灯等用途的产品。该系列之一的PICOLED-eco,能够在1mA的低电流范围内实现以往产品2倍的亮度(图7)。据悉,已有多家厂商在手机键盘上采用了PICOLED-eco。

  部分公司新产品及研发动向

  飞兆 最新成果是采用了高压工艺的线性电流平衡控制器。

  安森美半导体 从系统角度出发,提供考虑电、热和光等多种因素的高可靠性产品,包括丰富的AC-DC和DC-DC供电高能效LED驱动解决方案等。

  普诚科技 从事LED驱动芯片开发多年,近期已打入日本LED市场。另还针对未来高功率因素的需求,开发了PFC集成系列驱动IC。

  罗姆 正在开发采用可控硅调光的LED驱动IC,特点是可进行可控硅/PWM/线性调光,适用于各种调光应用(调光比0.2%~100%)。同时也在开发由多种LED元件、驱动器IC以及照度传感器组合而成的独特系统。

  TI 线性的AC/DC LED照明解决方案上,只提供一个电源变换的芯片。还有一系列开关型芯片,含降压型、升降压型和升压型等,如TPS62110、TPS54160等。

  奥地利微电子 LED驱动器产品线专为实现高效率而优化,可延长移动设备的电池使用寿命,令LED电视变得更加纤薄。

  参考文献:

  [1]柴国生.LED产业语录.高工LED,2011(1):100

  [2]2011年LED照明市场与技术概览.电子元件技术网.(2011-1-17).http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80009399

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关键词: LED驱动 功率芯片 光衰 201106 201105 201104

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