选择最合适LED驱动器 满足多元化应用

　　LED应用从手机背光走向更多元化

　　目前手机按键与面板背光仍是LED驱动IC的主要应用市场，但手机相机闪光灯、车灯和消费类电子产品背光(MP3播放器、PDA、游戏机、数字相机、LCD TV)市场增长迅速，而通用照明则是更长远也是更广阔的市场。

吕成昌，市场总监，上海启攀微电子

　　LED背光也在从小尺寸显示屏向中大尺寸发展。上海启攀微电子市场总监吕成昌表示，2005~2007年，LED背光在手持多媒体设备中得到了广泛应用，从2008年开始中小屏(4~10英寸)将大比例使用LED背光，而10-17寸屏(主要为显示器和笔记本电脑等)也将开始全面导入。随着LED耗电降低、寿命长、无汞环保等特点被进一步地认知，LED发光效率不断提高及成本下降，LED背光在中大屏LCD TV上的广泛应用也将会到来。

吴志民 亚太区电源管理产品市场营销经理 美国国家半导体

　　美国国家半导体亚太区电源管理产品市场营销经理吴志民也指出，由于LED背光灯的功耗较低，而且可以令画面色彩更为亮丽，因此越来越多笔记本电脑及液晶电视放弃采用CCFL，改用LED背光，CCFL最终会被市场淘汰。吴志民还补充说，小屏显示器的背光技术也有突破性的发展。由于画面清晰的智能手机大受市场欢迎，因此国半LP5520红绿蓝光LED驱动器的市场需求也大增。这款芯片除了可以在广阔的温度范围内输出真正的白光之外，还可利用内置校准存储器及外置温度传感器调整红绿蓝LED的驱动电流，确保在任何亮度或温度之下，白光平衡都能达到完美的效果。

黄广贤 亚太区技术营销部总监 飞兆半导体

　　飞兆半导体亚太区技术营销部总监黄广贤则认为，触摸控制也将推动LED背光应用。苹果iPhone首开电容触摸式控制之先河，许多手机厂商随之效仿，也纷纷采用触摸屏或电容式触摸键盘。双功能性控制键就是这种界面技术的受益者，数字键区可以摇身一变为MP3播放器或网络浏览的控制键。但黄广贤解释说，这带来了一个新挑战，每一个控制均分别需要独立的背光照明，而采用单独的白光LED串无法完全满足键区照明需求。此外，不同的应用可能需要不同的背光颜色。最终结果很可能是分别独立控制的12个三色LED的背光。对半导体公司而言，挑战在于提供能够完成这一任务并仍然保持较小封装尺寸的驱动器，飞兆正在开发能够满足这一新兴市场要求的LED驱动器。

Donato Montanar 副总裁 Leadis

　　除了背光外，由于照相手机普及，闪光LED驱动器市场也在不断增长。立迪思(Leadis)公司负责LED驱动器及电源管理芯片的副总裁杜胜涛表示，2008年相机闪光灯市场将是我们专注的一个市场。由于视频在用户生活中的重要性日益上升，相机闪光灯LED驱动器面临的新挑战是所谓的闪光或视频模式，驱动器必须维持闪光灯每次能亮几秒钟。这需要采用效率极高的LED驱动器，也是我们的技术和IP所在。

Manson Chan 技术营销总监 Zetex公司

　　LED的另一应用热点是通用照明系统及汽车灯光系统，预计未来几年这方面的市场需求将会有可观的增长。Zetex公司技术营销总监Manson Chan介绍说，通用照明当前是热门话题，其中的一个推动因素是高亮度(HB)LED技术的发展。例如每瓦100流明的高效率LED，已于2007年末开始出货。同时，单裸片高亮度LED也已上市了。这些LED满足许多通用照明应用的需求，可以代替白炽灯泡和紧凑型荧光灯。亮度、能效和长寿命，使得LED成为通用照明的理想光源。MR16 LED替换灯泡2007年开始成为热门应用，即LED取代广泛用于商业与家庭环境的传统卤钨灯。除了MR16，LED路灯也开始在市场上出现。有些新款轿车采用了LED前灯。Manson Chan总结说：“实际上，LED应用是无限的”。

　　LED驱动器发展方向：更高集成和更高效率

　　随着应用从手机背光走向更多元化扩展，对LED驱动技术也带来了新的需求。启攀的吕成昌介绍说，随着LED背光应用从小、中小、中到大屏TFT-LCD，LED驱动技术方向为：调光方式的提升；丰富的接口技术的引入；LED的亮度和灰度的可调节(高亮度和高清晰屏将会得到应用)；动态背光控制技术的进一步发展；以及对环境光亮度的自适应调节和控制技术等。而对于LED 显示应用，LED驱动技术发展方向为：可编程的电流增益控制，能做到LED的动态亮度调节、IC通道间和模块LED的均匀性调整、对温度的补偿；在LED的校正和错误侦测方面，LED的开/短路的检测，实时的错误信息的反馈系统、LED像素点的校正功能、灰度的调节功能；视频显示的刷新率方面，要能支持快速的数据传输速率30M。

　　而目前专注于便携背光应用的Leadis则更多从器件本身来表述未来的技术变化。Leadis的杜胜涛表示，我们认为LED驱动器发展趋势是更小封装、更小占位面积和更高效率。另一个重要趋势与电池规格的变化有关，未来电池工作电压将降至2.3V，这将需要效率更高的驱动器。

　　飞兆的黄广贤也强调说，趋势就是LED驱动器的效率越来越高。飞兆最近新推出了FAN5617和FAN5645。通过飞兆专有的单线接口TinyWire来控制，FAN5617不需要时钟便可以每秒1Mb的速度传输数据，从而对LED的亮度进行编程控制。这种电荷泵DC/DC转换器有三种工作模式：分别是整个输入电压范围2.7V到5.5V的1倍、1.5倍和2倍。这种内置电荷泵具有自适应特性，无需LED预挑选(匹配)，并提供高输出效率。FAN5617能够提供高达90mA的总输出电流，每个通道30mA。FAN5645是单线可编程LED驱动器，可为闪烁LED指示器提供灵活紧凑的解决方案。该器件可记录闪光模式并无限期播放，无需系统处理器的持续控制。相比系统处理器mA级的功耗，FAN5645的耗电量相当小(典型值33μA)，能够显著节省电能及延长电池寿命。飞兆的新产品可以大大提高轻负荷条件下的效率，并在满负荷条件下提供出色的效率。

　　Zetex的Manson Chan则指出，在通用照明领域，提高电流将是发展趋势，同时LED驱动器必须高度集成，但是，难以同时实现这两点。Zetex理解这些要求，并推出了同时满足这两个要求的驱动器。例如，最近推出的高电压60V、1A LED驱动器，采用微型SOT23封装，最多可以驱动15个1A LED。这款IC只需要3个外部元件，最高效率可达95%。这是目前市场上最小的60V、1A驱动器IC。Zetex不久将推出一款1.5A的高度集成驱动器ZXLD1320，满足主要LED供应商最近推出的高电流LED的要求。

　　为不同应用选择LED驱动器：效率为先

　　由于LED应用市场巨大，大量的模拟和电源管理芯片涌入这一市场。如何为不同的应用选择最恰当的LED驱动器呢？多家受访的LED供应商表示，成本、集成度和效率关键几点，其中效率是最重要的。对于如何选择合适LED驱动器，以下是几家受访厂商的观点。

　　启攀微电子：三大系列满足移动多媒体设备背光需求

　　启攀微电子市场总监吕成昌：针对中小屏LED背光，启攀微电子已规模量产的LED背光驱动产品有三个系列，电感串联型、电荷泵并联型和低压降恒流型。该类产品已得到了国内和部分国际的移动多媒体设备厂家的认可，2007年的销售量约3,000万片。通过不断的技术积累，经大量的市场和用户需求调研后，再进行技术创新：1.针对电感串联型产品，由于开关节点和电感等容易产生噪声辐射及EMI，启攀公司提出了特有的开关管驱动技术，降低了开关过程对外的噪声辐射，将EMI干扰控制在可接受的范围内；2.针对电荷泵并联型产品，在如何提高电流的匹配度方面，启攀提出了专利技术-Auto Mirror即便在LED的Vf相差较大时，可提供0.5%的高精度电流匹配，依然可获得优越的性能；3.启攀公司贴近市场，为用户提供全面的解决方案和PCB的布局指导。

　　飞兆：先进工艺满足LED驱动器矛盾需求

　　飞兆半导体亚太区技术营销部总监黄广贤：LED驱动器有两种截然不同的配置结构，串联LED和并联LED。串行配置中存在的一大问题是如何为6个或更多串联的白光LED供电，这种应用的典型驱动器可提供30V到40V的电压。驱动器中FET的击穿电压必须高于这个值，但不幸的是，这通常意味着整个IC必须以40V工艺制造，从而使到芯片尺寸过大，成本亦因而高昂。飞兆已开发出在单个芯片上把用于控制逻辑的低压工艺和用于开关FET的高压工艺整合在一起的技术，因此能够提供足够的电压来驱动8个串联LED，同时仍保持很小的芯片尺寸，实现极富竞争力的价格。

　　LED驱动器的最大市场是电池供电产品，比如手机和MP3播放器。为这些产品选择LED驱动器时，效率是首要考虑因素之一。电感式升压调节器可提供最大效率，最佳应用是将电压提升到VF的两倍。因此，最高效的驱动器应该有多个通道，每个通道备有两个LED串。电荷泵的效率极低，因为LED的VF 可能远小于升压调节器的输出电压。多余的能量就在电流调节器中浪费了。如果电路设计不允许采用多个通道，退而求其次，可以选择电感式升压方案驱动LED串，也可以实现不错的效率。

　　国半：LED驱动器领头羊提供网上模拟测试工具

　　国半亚太区电源管理产品市场营销经理吴志民：我们的LED驱动器全球销量第一，市场占有率高达14%，无论客户采用什么设计，都可以从中找到一款适用的驱动器芯片，满足独特的设计要求。除了传统的电感升压白光LED驱动器及开关电容白光LED驱动器之外，最近还推出多款全新的LED驱动器：LP5520——红绿蓝光背光驱动器；LP3943/4 ——装饰灯管理单元；LM3430+LM3431适用于20英寸大屏幕TFT显示器的高对比度背光系统解决方案；LM3401/2/4/5A——输入电压范围极广的高电流降压LED驱动器。

　　此外，我们也刚刚推出业界第一套适用于LED电路设计的网上模拟测试工具。这套称为 LED Webench 的模拟测试软件包含相关的设计工具，可以协助客户挑选元件，计算测试结果，以及分析波形。设计上，目前有多种不同方法可以驱动LED。其中一个方法是先确定LED的配置，然后利用国半Webench设计工具确定具体设计。任何人只要有一台可以上网的PC，便可随时利用Webench设计工具进行设计。只要输入LED配置及电压范围，这套工具便可为用户挑选最适用的一款国半驱动器。用户甚至可以在网上进行模拟测试，比较不同配置的优劣，然后再决定选用哪一个LED驱动方案。

　　LED背光系统涉及多种不同的复杂技术，例如，怎样才可减少驱动器数目？如何确保每一串LED的驱动电流都大小均匀？以及如何提高光暗的对比度？由于美国国家半导体能充分利用高电压工艺技术的优点，因此像LM3432这类驱动器可以利用高达80V的输入电压驱动一串LED，而且每颗LM3432芯片可以驱动高达6串共120个白光LED。厂商客户无需担心不同LED灯的颜色与亮度能否保持一致，因为我们保证无论在任何温度下，每一串LED灯的驱动电流都大小一致，偏差不会超过+/-2%。此外，LM3432芯片还采用已注册专利的快速调光技术，确保我们的厂商客户可以将对比度提高至4000:1。

　　一般照明系统的应用环境都极为复杂，而且不同环境的差异也很大，因此芯片商必须为这类应用提供输入电压范围较为广阔的解决方案。美国国家半导体的LM3404HV降压LED驱动器可以驱动高达18个串联一起的3W LED。

　　Leadis：无需要使用电感，降低成本和空间

　　Leadis副总裁杜胜涛：我们目前专注于便携背光应用，特别是需要2.8英寸以上屏的地方。我们LED驱动器的关键优势是效率非常高，也就是可以延长电池寿命。例如，在采用6个LED背光的手机中，我们可以比同类产品最多节省2小时的电池时间。我们将于春节后推出的新产品线主攻中低档手机(2.4英寸以下屏)。这是创新性的产品，效率在同类产品中率先达到了98%。

　　背光与闪光市场中出现的新技术，旨在实现不需要片上电感的高效率解决方案。电感成本高，而且占用的电路板空间也很大。因此，我们看到客户开始在设计中抛弃基于电感的驱动器，尤其是在尺寸非常小的手机中。Leadis的LED驱动器非常独特，效率很高，但又不需要在电路板上使用电感。

　　选择什么样的LED驱动器，首先取决于最终应用。如果最终应用是成本驱动型的，那么成本就是头号指标。成本不是指LED驱动器本身的成本，而是指系统成本，这是更重要的。例如，电感比电容昂贵，因此基于电感的方案的系统成本就高于基于电荷泵的系统成本。如果最终应用强调性能，那么效率(也就是电池寿命)就是关键考虑。

　　Zetex：优秀LED驱动器的标准是高效可靠

　　Zetex技术营销总监Manson Chan：我们供应多种LED驱动器产品，从工作电压低至0.8V的电筒LED驱动器、手持LCD背光驱动器，一直到电流高达1.5A的高功率高集成度LED驱动器。Zetex还提供采用小尺寸封装的60V高电压、高电流集成驱动器，以及灵活的LED控制器IC。这些产品覆盖从钥匙链LED电筒一直到通用照明的广泛应用，如MR16聚光灯，以及路灯等较大的照明设备。

　　我们产品有多项竞争优势：1.效率高，ZXLD1350、ZXLD1360和ZXLD1362等产品的效率高达95%。2.封装小，我们多数LED驱动器都采用业界标准的SOT23封装，占位面积只有3×3mm。3.大电流驱动能力，我们现有集成LED驱动器采用SOT23封装，可提供高达1A的电流。近期推出的新款驱动器可以提供1.5A的恒电流，采用小型的3×4mm封装。4.易于使用，许多用户喜欢简单的电路结构，以减少开发时间和电路板空间。我们的全部驱动器仅需要少量外部元件。ZXSC380是最简单的一款，只需要一个电感。所有这些电路都不需要外部回路补偿，在整个工作范围内都非常稳定。

　　良好的LED驱动器所应满足的要求非常简单，就是高效可靠。这听起来简单，但涉及许多考虑，尤其是在那些高功率LED应用方面。LED的预期寿命是3~5万小时，LED驱动器也要达到同样的预期寿命。每个LED照明设备设计师都知道，发热是最难解决的设计问题，所有的热量都需要“传导”出去。部分热量必然要传到驱动器。除了驱动器本身产生的热量以外，驱动器还需忍受LED产生的热量。因此，驱动器必须具有很高的效率，以最大限度地减少其自身产生的热量。同时，驱动器在多数情况下需要工作在高温环境之中。幸运的是，Zetex非常理解这些要求，我们所有的IC都能在这些环境中稳定可靠地工作，而且其寿命和LED一样长。

　　选择良好的LED驱动器并不十分困难。首先要考虑所需的LED电流与输入电压范围，然后决定需要开关驱动器还是线性驱动器。在多数情况下，开关驱动器更好，它们具有较高的效率。其次，要考虑驱动器在预期电路配置中所能达到的效率，看它是否满足用户要求。在选择驱动器时应该注意，良好的效率是由某些工作条件所决定的。如果空间局促，则必须采用高度集成的小封装驱动器。高开关频率可以帮助缩小外部元件尺寸，从而缩小总体空间。简单地说，选用Zetex的LED驱动器就能满足要求。