LED背光應用：加強背光照明解決方案

便攜式設備一般都用一枚鋰離子電池來(lái)工作，其電壓視所需的電荷介乎2.8～4.3V之間。白光LED正向電壓一般為3.5V，這是單一的鋰離子電池通常不能驅動(dòng)的，因此需要采用升壓式DC/DC轉換器。轉換器可以是電容式(電荷泵)或電感式(磁力升壓)。由于電荷泵的體積較小，一般都會(huì )用在并聯(lián)LED驅動(dòng)器上。至于磁力升壓轉換器，一般都會(huì )用于高壓的串聯(lián)驅動(dòng)器內，原因是電荷泵技術(shù)所能達到的輸出電壓還不夠高。轉換器輸出電壓的調節可以通過(guò)LED正向電壓的感應來(lái)自動(dòng)(適配性)履行，或者用戶(hù)可根據LED正向電壓的規格來(lái)設定一個(gè)恒壓。

未來(lái)，新型鋰離子電池和LED技術(shù)將會(huì )為L(cháng)ED驅動(dòng)帶來(lái)新的挑戰。配合最新的化學(xué)成果，電池電壓的范圍將擴大到2.3～4.7V，而典型的白光LED正向電壓將會(huì )下降至2.9V。與此同時(shí)，輸出驅動(dòng)器的飽和電壓都會(huì )隨著(zhù)下降。當采用并聯(lián)驅動(dòng)時(shí)，要高效地驅動(dòng)一個(gè)2.9V的LED，就需要動(dòng)用一個(gè)升降壓轉換器。圖2所示為由電池、驅動(dòng)器和LED技術(shù)的進(jìn)步所帶來(lái)的效果。

圖2電池和白光LED正向電壓的技術(shù)進(jìn)展

RGBLED背光照明

一般而言，小型LCD顯示屏背光照明都是用一組白光LED來(lái)實(shí)現的?？墒?，使用白光LED的問(wèn)題是其光譜對光復制并不是很理想。原因是白光LED其實(shí)就是在藍光LED面上加上一層黃色磷光劑。這樣便造成光譜有兩個(gè)波峰，一個(gè)在藍色而另一個(gè)在黃色。圖3給出一個(gè)典型的白光LED與RGBLED光譜比較。

圖3典型白光LED與RGBLED光譜的比較

LCD顯示屏會(huì )劃分為三個(gè)主色區格：紅、綠和藍，色彩是由這三種主色混合來(lái)定義。要把適合的顏色過(guò)濾到每一個(gè)色格，那便需要使用顏色過(guò)濾器。顏色過(guò)濾器會(huì )浪費大部分的光學(xué)能量，即使在過(guò)濾后也一樣，因此穿過(guò)LCD后的色譜并不理想。如此一來(lái)，采用白光LED背光照明可以在LCD屏面上產(chǎn)生出最多75%的NTSC(美國國家電視標準委員會(huì ))色彩(傳統LCD顯示屏上的紅色端邊處的限制尤甚)。然而，當使用RGBLED來(lái)做LCD顯示屏的背光照明時(shí)，色彩復制可以覆蓋100%的NTSC色彩，從而令到顏色更光亮、畫(huà)質(zhì)更高。假如配合優(yōu)化的顏色過(guò)濾器，那所浪費的能耗可比白光LED背光照明來(lái)得更少。圖4所示為一個(gè)LCD顯示屏的結構。

圖4LCD顯示屏的構造

使用RGB背光時(shí)，當LED溫度改變時(shí)，驅動(dòng)器必須更正紅、綠和藍三主色間的亮度平衡，以防出現白點(diǎn)位移。此外，還需保證驅動(dòng)器在任何操作溫度下維持光的正確強度。而在補償方面，可以用閉環(huán)或開(kāi)環(huán)形式。若使用閉環(huán)補償，便需采用感光器來(lái)測量白點(diǎn)和其強度。相反地，如使用開(kāi)環(huán)補償，那溫度便需事先量度出來(lái)，并通過(guò)預先定義好的補償曲線(xiàn)來(lái)調節亮度的平衡。美國國家半導體的LP5520就是RGB背光照明驅動(dòng)器的一個(gè)例子，它是一個(gè)開(kāi)環(huán)補償式LED驅動(dòng)器。圖5所示為開(kāi)環(huán)顏色補償的原理。其中，溫度補償曲線(xiàn)是用現實(shí)應用中的RGBLED來(lái)量度的，這些曲線(xiàn)被編程在芯片內部的EEPROM存儲器中。該芯片被集成到LCD顯示模塊上，而模塊的制造商會(huì )在生產(chǎn)時(shí)為補償曲線(xiàn)編程。此外，RGBLED背光亦可用作優(yōu)化顏色過(guò)濾器。

圖5開(kāi)環(huán)顏色補償的操作原理

鍵盤(pán)背光照明和其他裝飾燈光

與顯示屏背光照明比較，鍵盤(pán)背光照明擁有一些特別的要求。鍵盤(pán)背光照明所要求的顏色不一定需要白色，可以是其他任何顏色。時(shí)下，便攜式設備中的鍵盤(pán)照明和其他裝飾燈的設計趨向是產(chǎn)生更多的燈光效果。顯示