本文将为设计人员引见各种基于LED的背光照明设计计划选项，以及提供在思索本钱要素和各种设计办法利害的前提下，如何优化系统性能的指引。

LED正成为中小型彩色显现器背光照明应用的主流器件。LED的选择是决议显现子系统设计最佳性价比的关键要素。此外，LED驱动IC，特别是最新的产品，能与较低本钱的LED协同工作，透过多种办法提升现有LED的性能 。除亮度控制外，这些驱动IC还能完成准确的亮度匹配， 或允许运用一系列具备不同VF特性的LED。

LED驱动电路

设计人员在决议便携应用中LED驱动电路的最佳性价比时，可有几种选择，并取决于所设计系统的类型。某些系统偏重于本钱，某些注重性能，而大多数则讲求必需到达本钱和性能的均衡。系统设计的其中一个约束条件是可用电池功率和电压，其它约束条件还包括功用特性，例如针对环境光线作出调整及树立LED的架构（串连、并连或矩阵）。

作为消费工艺的一局部，LED可依据不同参数停止筛分，包括正向电压及特定正向电流时的色度和亮度。举例说，白光LED的正向电压范围通常为3.5V 至4V，典型工作电流为15mA 至20mA。当多个LED在一个背光照明设备应用时，这些LED通常都会停止匹配，以产生平均的亮度。因而，LED制造商所提供经“差别挑选”或匹配的LED，在某个特定电压范围内其VF或其它参数都是匹配的。这些VF 差别通常为3.5~3.65V、3.65 ~3.8V ，以及 3.8~4.0V。

普通来说，LED的VF值是系统设计的重要变数。由于由普通电池供电的便携产品如蜂窝电话所运用单一的锂离子电池，其电压范围为2.7 至 4.2 V。假如将系统对电池工作电压的请求设计为不低于3V，设计人员就能够直接运用低至3V且未经稳压的电池电压来驱动LED。

其它经匹配的差别级别包括发光强度和色度。色度决议显现的颜色，大多与执行设计所运用的半导体工艺有关。电气工作条件对色度的影响很小。关于发光强度而言，挑选工艺可丈量在给定正向操作电流下的发光强度。例如，QTLP601C-EB具有两种发光强度差别级别：I1 的8-16 mcd和I2 的13-26 mcd ，以及三种主要波长差别级别：W1 的 465-470 nm、W2的470-475 nm及W3的475-480 nm。一切差别级别都是经过5 mA正向电流测试下树立的。差别挑选工序会添加额外本钱 。

运用LED驱动IC优化设计

目前，市面上已有可以驱动多个LED的驱动IC，所提供的功用包括电压提升以致驱动多个串联LED以便与每列包含一个或多个LED的多列LED停止电流匹配。特定驱动IC可提供独立于LED VF的准确电流匹配，运用这类IC可省去VF差别挑选的有关费用。另一项常用功用是亮度控制，有助于提供更多功用和改善电源管理。LED会耗费5-20 mA的电流。由于系统中有多个LED，故显现照明局部的功耗占领系统总功耗的重要局部。因而，亮度控制是一项重要功用，会直接影响功耗。较低亮度意味着显现背光照明的功耗较低。

多个LED的亮度匹配

将多个LED衔接在一同运用时，正向电压和电流均必需匹配，整个组件才干产生分歧的亮度。完成恒定电流最简单的办法，便是将经过正向电压挑选的LED串联起来。挑选工作可由LED供给商停止，以享有若干本钱优势，又或可在用户的制造场所完成，但会减少挑选的产量和增加组装本钱。挑选过程可以依照设计人员的匹配请求树立已匹配产品的差别等级。

本钱思索

手持设备显现器的照明通常需求4、6或8个LED驱动；显现器越大，所需LED的数量越多。可携式手持设备如PDA便需运用较多的LED。随着系统采用匹配LED的数量增加，有关本钱也会由于所需的差别挑选工艺而相应增加。在这状况下，驱动IC提供了良好的处理计划。驱动IC除能控制亮度外，还能全面地匹配亮度，因此可透过具本钱效益的途径提升系统性能。

最简单的驱动设计：串联

串联LED能确保供给至各个器件的电流分歧。由于LED的VF通常在3.3V或以上，现今普遍的办法是将电压提升至12V以上程度，并驱动串联LED以取得分歧的亮度。这就是采用基于电感的DC/DC设计，而不是电荷泵，由于后者不能有效地将电压提升至所需的电平。图1所示为驱动4个串联LED组件的典型驱动IC电路，它具有从LED到驱动电路的反应功用和附加的调理电阻器，能够完成亮度调暗功用。

假如总体正向电压VF为12V的4个LED与16V驱动电路一同运用，就必需运用具有升压功用的简单LED驱动电路，以便为每个LED提供充足的电压，这驱动电路可将锂离子电池的2.7至4.2 v电压范围提升至16至17 v，用来驱动LED。这是传统的处理计划。由于经差别挑选LED的VF值存在一个变化范围，LED之间的压差会随之变化，有可能影响亮度的平均性。

LED驱动IC选项

上面所述的亮度调暗是LED驱动IC的重要新增功用，可经过驱动电路为LED施加PWM调制脉冲，以取得总功率的10~100%。此举能俭省功耗，同时也为最终产品提供用户可调理的功用。如前所述，显现器是损耗最多功率的子系统之一。例如，在16V电压下电流为15~20 mA的白光LED，其功耗为240~320 mW。而LED驱动电路的亮度调暗功用可降低整个系统的功耗，延长电池寿命。

现有驱动IC还具有其它功用特性， 亿配芯城 包括软起动、短路维护，以及能将外围部件数减至最少的LED驱动电路。

并联设计选项

并联驱动是下一步要施行的计划。在并联设计中，多个LED由具备驱动器决议的独立电流电平的驱动电路来驱动。并联设计基于低驱动电压，因而无需带电感的升压电路。此外，并联设计提供低电磁干扰、低噪声和高效率，因此能延长电池寿命。另一个重要优点是这种配置的容错性较强。在串联设计中，一个LED发作毛病就会招致整个背光照明子系统失效，而并联设计可防止这种个严重缺陷，进步系统的容错性。

有源电流匹配并联设计

现有两种用于并联配置的驱动IC：一种是具匹配VF的LED驱动IC；另一种是应用未匹配VF 的LED驱动IC。

驱动匹配的LED

图2a中的电路运用具有内部匹配电流源的LED驱动IC，来驱动并联的匹配LED。驱动IC在现有的3.3至5.5V总线电压下运转，LED的电流经过单一的外部电阻器来调理。由于不需求DC/DC转换停止升压，故无需采用外部电感，因而电路的电磁干扰和纹波可到达最小。假如电源电压稳定且经过稳压处置，VDD （VIN） 和Vcontrol便可衔接在一同。最重要的是，无需为每个LED装备额外的电流设置电阻器来进步效率。假如有更高压的稳定电压，此电路还能为额外的串联LED提供匹配电流，但其电压必需至少为0.3V +N*VF，如图2b所示。

驱动未匹配LED

为了驱动未匹配的LED，并省去与差别挑选有关的本钱，便需求运用可为每个LED提供独立电流控制环路的IC。图3所示为驱动白光、蓝光或任何多色LED的电路，并运用具有此项功用的IC来取得平均亮度。LED可具有普遍的VF散布，而驱动IC将平均地匹配各电流以取得平均的亮度，并可在现有的3.3至5V总线电压下运转。这些电路具有数字化亮度控制功用，由微处置器驱动的PWM来完成，成效高（》90%），而且不产生电磁干扰和纹波。

高效电路

所示为另一种运用未匹配白光LED的电路，可在通常无外升压线路的设备中，如挪动电话运用。这个电路的驱动IC具有内置电荷泵升压，直接用锂离子电池驱动多达4个并联LED，并取得平均亮度。

电路中的驱动IC会丈量一切LED的VF，选出最高VF的LED，并将Vout提升至驱动这个最大VF LED所需的最低电平。该IC可驱动白光或蓝光LED，并取得平均亮度。该电路可为每个LED提供独立的电流控制环路，因此无需停止LED预选或差别挑选。这是真正的数字化亮度控制（0、6、12、18mA），具有内置DC/DC转换的真正PWM控制，带来低噪声、低纹波和低电磁干扰。

矩阵设计：先进的白光LED驱动电路

矩阵设计驱动IC可为多个串联电路提供独立控制。采用高级LED驱动芯片，就可运用未匹配的白光LED，而其升压电路具有智能感应功用，可将电压提升至恰恰足够的程度，以驱动具有最高总体VF压降的白光LED串联组件。这种自顺应输出电压功用可将电感的体积减至最小，以便俭省本钱和占位空间。由于升压只提升至最低的电平，保证能满足任何串联信道所需的标称电流，因而能完成高效率。这串联驱动计划能够驱动两个独立的LED组件，各有四个串联LED，并具有独立的亮度控制功用。

每个串联信道具有独立的亮度控制，而且升压电路具有内置肖特基二极管，无需外部二极管，从而俭省了电路板空间。内置升压电路的成效不低于90%，有助延长电池寿命，且具有软件启动功用、低电磁干扰和极少纹波等特性。各信道独立的LED控制使设计更为灵敏，并只需一个驱动器即可同时驱动LCD和键盘。举例说，FAN5608驱动IC带有内置数字/模转换器（DAC），具有模仿感应功用，可让用户选择运用模仿、数字或PWM方式控制亮度。该驱动IC集成了温度控制功用，可将LED运用寿命进步达50%。

依据应用选择适宜的设计计划

LED背光照明应用有多种设计选项。视乎应用的不同，设计计划能够应用经差别挑选的低VF LED直接驱动，以致采用驱动IC来驱动未匹配的LED。现有的设计计划分离众多品种的LED和全线的驱动IC产品，可以优化系统本钱、进步系统成效，以及经过有源亮度匹配和容错操作来达致更高性能。      关注电子行业精彩资讯，关注亿配芯城官方微信，精华内容抢鲜读。      关注方法：添加好友→搜索“亿配芯YiBEiiC”→关注      或微信“扫一扫”二维码                              亿配芯城（WWW.YiBEiiC.COM)隶属于深圳市新嘉盛工贸有限公司，成立于2013年并上线服务，商城平台主要特点“线上快捷交易配单+线下实体供应交货”两全其美的垂直发展理念，是国内电子元器件专业的电子商务平台+实体店企业。未来发展及模式主要以（一站式配单，平台寄售/处理闲置库存达到资源共享双赢，电子工程师交流社区，硬件开发与支持等互动服务平台）在这个高效而发展迅猛的科技互联网时代为大家提供精准的大数据资源平台。

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