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白色LED做背光照明需考虑事项

    作者：宏拓新软件
    发布日期：2008-06-12         
阅读：64     
 
 
在过去几年中，小型彩屏从稀有物品变成了便携式消费电子产品（如手机、ＰＤＡ和数字照相机）的主流特性。把彩屏集成进小型便携式设备的挑战之一是需要白光作为背光。对于如手提电脑的大型显示屏，通常使用的冷阴极荧光灯（ＣＣＦＬ），但因在其尺寸方面的限制和设计复杂性，很难用于更小型的应用。而白色ＬＥＤ具有优异的光学特性，因此成为小型显示屏背光显示的首选解决方案。此外，白色ＬＥＤ也可以用作键盘的背光。将白色ＬＥＤ与光导相配合，可提供均匀的白色背光。

    白色LED方案面临的挑战

    设计师在集成白色ＬＥＤ时所面临的挑战在于有如下几方面。

    （ｌ）ＬＥＤ具有独特的电气特性，且现在大多数便携式产品均由单节锂离子电池供电。白色ＬＥＤ的正向电压（Ｖｆ）是通过该器件的电流及其本身材料特性的函数。但总的来说，Ｖｆ在３．２～３．８Ｖ之间（图１），而理离子电池的输出电压在３．０～４．２Ｖ之间，因此能够满足ＬＥＤ的电气特性。因此，采用由直接与电池相连的ＬＤＯ驱动彩色ＬＥＤ，用一个串联电阻来调节驱动电流，这种用于彩色ＬＥＤ的简单的解决方案并不适用于白色ＬＥＤ。

    （２）另一个面临的挑战是，在大多数情况下、需要数个白色ＬＥＤ。手机的小型显示屏可能需要３个或者４个白色ＬＥＤ，而ＰＤＡ的较大型显示屏可以使用６到８个白色ＬＥＤ。ＬＥＤ数量的增多增加了设计的复杂性。

    （３）背光显示的另一个问题是ＬＥＤ需要提供均匀的照明，不能在显示屏上出现亮斑和暗斑。这在由传统的彩色ＬＥＤ驱动的单色ＬＣＤ显示屏中比较常见，而且因为显示屏主要用于显示字母、数字字符，是一种可以接受的解决方案。但对于浏览数字图像、玩复杂游戏和浏览网页来说，这已不再是一种可用的多媒体显示屏选项。

    白色LED驱动电路

    简单地说，ＬＥＤ就是一个二极管，当二极管导通时，有光发出，而且，发光强度与通过二极管的电流成正比。有两种方法可以使多个ＬＥＤ的发光强度达到近似的匹配。一种是将每条支路上的二极管与稳压源并联配置，另一种是将所有的二极管串联配置（见图２），使通过每个二级管的电流都相同。并联配置偏向于采用一个稳流源而不是一个电阻，因为即使对于相同的偏置条件，二极管的正向电压Ｖｆ的变化可达２０％，这对于光强度有直接的影响，使用户可以察觉的到。串联配置则消除了这个问题，但需要一个高压升压变换器（如ＮＣＰ５００７），因为串联４到５个二极管，串联白色ＬＥＤ的额定Ｖｆ可以很容易达到１５～２０Ｖ。图２给出了这种实现方法的具体电路图。

    在图２中，所有５个二极管采用串联配置，因此通过每个器件的电流是相同的，通过检测电阻Ｒ１两端所产生的压降，可调节开关调整器中的电流。此外，通过对启用的输入施加一个脉冲宽度调制（ＰＷＭ）信号，流过二极管串的平均电流可以在软件控制下变化，提供明暗可调节的背光。

    在采用并联配置方法时，可以使用低压电感提升或电荷泵。并联配置默主要优点在于其可以使用低压工艺，但缺点是每个二极管需要独立的电流源管脚，增加了封装的管脚数量和相应的ＰＣＢ焊盘。此外，这些信号需要通过连接器引到显示模块。在设计集成电路时也需要小心，实现每个电流源的紧密匹配。
 

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