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沒(méi)人喜歡經(jīng)濟衰退，但是好萊塢可能是個(gè)例外。為什么呢？答案即使不那么明顯，也很簡(jiǎn)單，經(jīng)濟下滑時(shí)票房收入會(huì )上升，因為消費者尋求更加“經(jīng)濟”的娛樂(lè )方式。帶著(zhù)全家出去看電影比去餐館吃晚餐然后在劇院看百老匯演出便宜得多。 也許，出人意料的是另一種共生互惠的娛樂(lè )形式，在目前的經(jīng)濟下滑期，這種娛樂(lè )形式正在對用LED做背光照明的平板液晶顯示器電視機的銷(xiāo)售產(chǎn)生積極影響。很多消費者不是去電影院，而是樂(lè )于租用或下載最近推出的電影DVD，在起居室中舒舒服服地看。不過(guò)，這次不同的是，他們希望看得氣派一點(diǎn)，用最新的LED高清 (HD)電視機。iSuppli公司最近做的一份調查顯示，在 2009年第一季度，美國和加拿大平板電視機的交付量增長(cháng)到了780萬(wàn)臺，比2008年同期的660萬(wàn)臺增加了17.3%。此外，調查結果還指出，甚至在當前的經(jīng)濟下滑時(shí)期，消費者也將繼續購買(mǎi)平板電視機。惟一的提醒是，隨著(zhù)可支配收入下降，美國消費者正受到尺寸更小的電視機所吸引。結果，32英寸及更小的電視機遇到了供貨限制。 白光LED用于背光照明 要了解白光LED背光照明的平板LCD電視機熱銷(xiāo)背后的驅動(dòng)力，很重要是要了解一些有關(guān)以下事實(shí)的理念：與其他形式的照明相比，如冷陰極熒光燈(CCFL)，為什么應該使用白光LED。 大型平板LCD電視機傳統上一直使用CCFL背光照明。不過(guò)，這些CCFL背光照明電視機有快速運動(dòng)圖像模糊、色彩再現不準確等各種缺點(diǎn)。就目前一代LCD 電視機而言，不可能得到真正的黑色，所有顏色的動(dòng)態(tài)范圍都有改進(jìn)的余地。例如，大多數 LCD 電視機都只能提供450到 650cd/m2的對比度。這些高清電視機的主要問(wèn)題是，不能徹底關(guān)斷CCFL背光照明或不能對CCFL背光照明局部調光。 相反，用高亮度(HB)LED背光照明，一個(gè)LED陣列可以分成很多單獨的照明組。每組通常都由8～10個(gè)30～50mA的LED組成，這些LED可以通過(guò)單個(gè)引腳獨立調光，從而實(shí)現局部調光。這樣的設計能提供幾乎比CCFL設計高一個(gè)數量級的對比度(＞4 000cd/m2)。此外，通過(guò)以寬調光比調節背光照明LED組的亮度，可以再現更多中間色調的顏色，從而提供更加生動(dòng)的畫(huà)面。 另外，能夠局部徹底關(guān)斷LED可減輕運動(dòng)圖形模糊。通過(guò)在幀之間徹底關(guān)斷LED，幾乎消除了與快速移動(dòng)物體有關(guān)的圖像模糊。在解決這種快速運動(dòng)圖像模糊問(wèn)題時(shí)，LED非�？斓捻憫俣仁侵陵P(guān)重要的，CCFL背光照明的LCD電視機常常遇到這種問(wèn)題。 去除CCFL的另一個(gè)驅動(dòng)力是，人們希望消除在這種類(lèi)型照明中的有毒水銀蒸氣，同時(shí)提高效率和性能。此外，很多國家的政府都幫助推動(dòng)這種趨勢，這些國家強制實(shí)施新的“綠色“措施，以消除有毒材料，其中就包括CCFL中存在的水銀。顯然，這幫助推動(dòng)LED背光照明在新的LCD高清電視機設計中占據重要地位。 據估計，從傳統的熒光燈過(guò)渡到LED照明，時(shí)下全世界的總體能源需求可能減少多達10%，這從另一個(gè)側面說(shuō)明了LED是更加環(huán)保的。顯然，隨著(zhù)人們努力加速降低能源產(chǎn)生時(shí)總的二氧化碳排放量，這10%全球照明能源需求的降低是這種過(guò)渡的主要促進(jìn)因素。 那么，什么因素支持著(zhù)如此巨大的LED背光照明增長(cháng)潛力？首先，目前一代LED的效率是熒光燈的兩倍多，從而極大地降低了提供所需光輸出(以流明為單位量度)所必需的電力。隨著(zhù)LED的進(jìn)一步發(fā)展，它們的發(fā)光效率將繼續提高，預計在未來(lái)幾年內可翻一番。其次，LED有超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)的壽命，相比之下，熒光燈的壽命最長(cháng)僅為1萬(wàn)小時(shí)，壽命相差多達10倍。 怎樣驅動(dòng)LED 驅動(dòng)LED需要仔細的設計考慮，因為過(guò)驅動(dòng)可能產(chǎn)生熱耗散問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題可能極大地降低光輸出，并縮短LED 的有效壽命。這已經(jīng)導致很多模擬IC制造商設計專(zhuān)門(mén)的LED驅動(dòng)器IC，以正確驅動(dòng)LED。為了了解設計和制造這些LED驅動(dòng)器IC面臨的難題，有必要了解白光LED發(fā)光而需要什么。白光LED必需由恒定電流源驅動(dòng)，這樣白色光點(diǎn)才不會(huì )移動(dòng)，也就是說(shuō)，亮度必須是一致的。另外，既然白光LED是一個(gè)二極管，那么它的內部正向電壓(Vf)降必須克服。這個(gè)Vf隨白光LED電流額定值的不同而有所不同，也會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而改變。一個(gè)典型的20mA白光 LED的Vf在整個(gè)工作溫度范圍內于2.5V和3.9V之間變化。大多數應用采用1個(gè)以上的白光LED，還可能以并聯(lián)、串聯(lián)或串并組合(例如，串聯(lián)LED 的并聯(lián)串)的方式配置這些LED。這意味著(zhù)，白光LED驅動(dòng)器IC必須能夠為特定配置的LED提供充足的電流和電壓，而采用的轉換拓撲同時(shí)滿(mǎn)足輸入電壓范圍以及所需的輸出電壓和電流的需求。 LED的調光考慮 傳統上，LED的調光一直用一個(gè)直流信號或用一個(gè)濾波PWM信號通過(guò)調節流經(jīng) LED的正向電流來(lái)進(jìn)行。降低LED電流調節LED光輸出強度，不過(guò)，正向電流的變化會(huì )改變LED的顏色，因為L(cháng)ED的色度隨著(zhù)電流的變化而改變。包括 LCD高清電視機背光照明在內的很多應用都不可能容許LED顏色的任何偏移。在這些應用中，需要寬調光范圍，因為環(huán)境光線(xiàn)變化不同，而且人眼對光強的微小變化很敏感。通過(guò)使用 PWM 信號來(lái)控制LED光強允許LED調光而不改變顏色。 “True Color PWMTM 調光”通過(guò)一個(gè)PWM信號對LED調光。它本質(zhì)上是在PWM頻率下以滿(mǎn)電流接通和斷開(kāi)LED。人眼有每秒50～60幀的限制。通過(guò)提高PWM頻率(例如，80～100Hz)可以使眼睛覺(jué)得脈沖光源是連續接通的。此外，通過(guò)調制占空比(“接通時(shí)間”的長(cháng)短)，可以控制LED的光強。采用這種調光方法時(shí)，LED的顏色保持不變，因為L(cháng)ED電流值或者為零或是一個(gè)恒定值。很多LCD高清電視機的設計師都要求3000:1以上的調光比，以適應多種環(huán)境照明條件。 一種面向LCD高清電視機的創(chuàng )新性L(fǎng)ED驅動(dòng)器 凌力爾特公司推出的一款新產(chǎn)品解決了白光LED用于大型平板電視機背光照明時(shí)與驅動(dòng)白光LED有關(guān)的設計問(wèn)題。LT3754是一個(gè)創(chuàng )新性L(fǎng)ED驅動(dòng)器IC，該IC可用于采用26英寸或更大平板的高清電視機。這個(gè)升壓模式 LED驅動(dòng)器有16個(gè)單獨的通道，每個(gè)通道都能驅動(dòng)一串多達15個(gè)50mA、Vf約為3.2V的LED。因此，每個(gè)LT3754可以驅動(dòng)多達240個(gè) 50mA的白光LED。結果，一個(gè)26英寸的LCD高清電視機僅需要一個(gè)LT3754，就能提供必需的背光照明。所有16個(gè)通道都通過(guò)單一PWM輸入控制，該輸入能實(shí)現高達3000:1的PWM調光比。 LT3754使用一個(gè)小的電感器或更纖巧的陶瓷輸出電容器。唯一需要的其他組件是一個(gè)輸入電容器、MOSFET和一個(gè)電流設置電阻器，如圖1所示。每個(gè)通道都跟隨一個(gè)可編程的主電流，以允許每串10～50mA的LED電流。這些通道還可以并聯(lián)，以提供更大的LED電流。輸出電壓適應LED Vf的變化，以提供最佳效率，開(kāi)路LED故障不影響所連接的LED串的工作。LT3754采用緊湊型32引腳、5mm×5mm QFN封裝。 圖1 38W LED驅動(dòng)器 LT3754 在400kHz開(kāi)關(guān)頻率時(shí)具有92%的峰值效率，從而無(wú)需任何外部散熱器。此外，由于高達1MHz的開(kāi)關(guān)頻率，PCB上所需電感器和電容器的尺寸極大地減小了，因此允許采用非常薄的電視機外殼。這是一個(gè)關(guān)鍵因素，因為大多數消費者希望將高清電視機安裝到起居室的墻上，出于美觀(guān)考慮，需要重量輕和纖薄的外形設計。 LT3754的PWM調光能力高達3000:1。圖2顯示了這種3000:1 PWM調光的波形和一個(gè)LED電流方波波形。甚至在僅3.3μs的接通時(shí)間內，20mA的LED電流也與100Hz PWM信號同步接通和斷開(kāi)。更高的PWM調光比可用更低的PWM頻率實(shí)現，不過(guò)100Hz保證沒(méi)有可見(jiàn)閃爍。 圖2 就圖1電路而言的3000:1 PWM調光波形 所有16個(gè)通道的完整LED亮度都是通過(guò)單個(gè)外部電阻器設定的。每個(gè)通道都有編程為同樣大小的LED電流，設定在10～50mA之間。通道之間的LED電流準確度在±2%之內。真正彩色PWM調光用降低的占空比來(lái)提供準確的調光，而發(fā)出光的顏色沒(méi)有任何偏移。固定頻率、電流模式控制電路在寬輸入和輸出電壓以及電流范圍內可穩定工作。32引腳QFN封裝的外部電源開(kāi)關(guān)和裸露的熱焊盤(pán)提供足夠的電源和熱量管理，以處理16個(gè)通道在50mA時(shí)消耗的功率和產(chǎn)生的熱量。 結論 顯然，LED已經(jīng)成為高清電視機中采用大型平板LCD顯示器背光照明的主流選擇。不過(guò)，系統設計師仍然需要有滿(mǎn)足其具體設計性能要求的LED驅動(dòng)器IC，否則，他們最終可能陷入極度的困境之中。因此，LED驅動(dòng)器IC必須能夠以同時(shí)滿(mǎn)足輸入電壓范圍以及所需輸出電壓和電流需求的轉換拓撲、為很多不同類(lèi)型的LED配置提供充足的電流和電壓。因此，LED驅動(dòng)器IC需要有以下特點(diǎn)，以滿(mǎn)足設計師的需求。 ● 寬輸入電壓范圍 ● 寬輸出電壓范圍 ● 高效率轉換 ● 嚴格調節的LED電流匹配 ● 低噪聲、恒定頻率工作 ● 高PWM調光比 ● 小型緊湊的占板面積，需要最少的外部組件 |
