高亮度發(fā)光二極管(HB LED)市場將以驚人的速度敏捷增加，根據(jù)法國市場研究機構(gòu)Yole Developpement猜測，2012年整體LED的市場范圍將達到103億美元，其中，高亮度和超高亮度LED總共約占44.5億美元，幾乎是2007年7.83億美元市場范圍的5.5倍(以封裝式LED為基礎(chǔ))。

畢竟是什么力量驅(qū)動其增加潛力？首先，LED的發(fā)光效率是白熾燈泡的十倍，同時也是熒光燈的兩倍，因此，當(dāng)供給一個給定的光輸出量(單位為流明)時，它所需的電能及產(chǎn)生的熱量大幅降落；而隨著LED的發(fā)展，它從電能產(chǎn)生光通量的效率將持續(xù)升高。其次，LED照明毋需要把持、***露和處理熒光燈泡中常見的有毒汞蒸汽，符合環(huán)保概念。第三則是白熾燈泡每1,000小時就須調(diào)換，熒光燈泡的應(yīng)用期限為10,000小時，而LED的壽命則長達100,000小時以上，促使LED能夠被永久嵌進于終極產(chǎn)品或系統(tǒng)中，而毋須采用某種固定物。 LED實現(xiàn)高對照度比/高分辨率
其中的利用實例包含汽車的車身面板或高畫質(zhì)電視(HDTV)中的液晶顯示器(LCD)，由于它們在汽車或HDTV的應(yīng)用期限內(nèi)將永遠不須調(diào)換。此外，LED的面積和高度要比同類調(diào)換計劃小幾個等級，而且可以制作成非常扁平的外形，因此能永久性嵌進于汽車的內(nèi)部和外部裝置及扁平的花費類電子產(chǎn)品中。另外，透過紅光、綠光和藍光LED配置，還可以供給無限多種彩色光。LED的調(diào)光和接通/關(guān)斷把持速度之快，遠遠超過人類肉眼的分辨才能，因而在背光利用HDTV及其它類型的顯示器中，帶來了宏大的改良。假如沒有LED，高對照度和高分辨率的HDTV將無法實現(xiàn)。
然而，照明系統(tǒng)設(shè)計師所面臨的最大挑釁之一是如何最佳化最新一代LED的上風(fēng)？由于LED通常需要一個準(zhǔn)確而高效的直流電(DC)電流源及一種調(diào)光方法，因此，必需設(shè)計LED驅(qū)動IC以在眾多利用中滿足這些請求。電源解決計劃必需具備高效、功效堅固性、精小和具本錢效益等特點。因此對于LED驅(qū)動IC而言，汽車利用和大型HDTV 液晶顯示器的背光利用是諸多極苛刻利用中的兩個實例。
由于LED在汽車利用中所擁有的綜合上風(fēng)，各種汽車照明情勢已全面采用，從車前燈到儀表盤/導(dǎo)航裝置的背光及普通的車身內(nèi)部/外部照明等一應(yīng)俱全。傳統(tǒng)上一直由冷陰極管(CCFL)供給的HDTV背光利用正在逐漸地被范圍較大、能夠以單獨的LED串調(diào)光的高亮度LED陣列所代替，實現(xiàn)精準(zhǔn)的局部調(diào)光。相較于采用CCFL背光源的傳統(tǒng)HDTV，將使對照度比提高一個等級。由于具有局部調(diào)光才能和超快的響應(yīng)時間，因此可以實現(xiàn)LED亮度的實時調(diào)節(jié)，從而解決在CCFL背光照明HDTV固有的運動圖像含混標(biāo)題。
汽車照明利用逐漸采用LED
高亮度LED具備尺寸小、低功耗和快速接通時間等上風(fēng)，因此被汽車廣泛采用的局面。LED在汽車中的初始利用是中心高架停車燈(CHMSL)；此利用應(yīng)用紅光LED供給一個非常扁平的照明陣列，該照明陣列易于安裝，而且永遠不需要調(diào)換。
傳統(tǒng)上，白熾燈泡是最為經(jīng)濟的光源，且仍被很多汽車所采用。然而，隨著可用照明空間的日益縮小及對照明光源應(yīng)用壽命請求的不斷提高，在很多利用中，由LED所供給的燈光色彩和精簡型設(shè)計計劃正敏捷代替白熾燈泡。信息娛樂系統(tǒng)中的傳統(tǒng)CCFL背光已漸被白光LED陣列代替，白光LED陣列供給了更精準(zhǔn)且可調(diào)的背光且可輕松超出汽車壽命的應(yīng)用期限。
另外，人們還在利用一種“可把持”型高電流LED陣列開發(fā)車前燈。該范疇一直是被鹵素/氙燈絲設(shè)計所獨占的。幾乎所有的汽車照明利用(包含車身內(nèi)部/外部照明和背光照明利用)都將逐步采用LED。在該環(huán)境中應(yīng)用LED的利益具有諸多積極的含意。首先，LED永遠不須調(diào)換，由于其長達100,000小時以上的固態(tài)壽命(應(yīng)用年限為11.5年)比汽車的應(yīng)用壽命還要長。這使得汽車制作商能夠把它們永久性地嵌進「車艙內(nèi)」的照明系統(tǒng)中，而毋須像以往預(yù)留用來調(diào)換燈絲燈泡的進口。由于LED照明系統(tǒng)不需白熾燈泡所請求的安裝深度或面積，因此還可使汽車的造型產(chǎn)生引人注視標(biāo)明顯變更。
圖1為近期投產(chǎn)的Lexus LS600h LED頭燈。奧迪(Audi)的R8和通用汽車(GM)的Escalade也擁有類似的選項。所有這些車輛的總體照明配置都是類似的。每個車前燈部件包含五種專為所有照明請求而最佳化的LED光束，這些光束包含近光、遠光、彎道光、晝間行駛燈和方向燈，全由LED來供給。尺度光束一般將需要35～50瓦的功率。聽起來似乎并不太多，但LED供給的光通量是鹵素?zé)舻氖叮虼?，LED的光輸出相當(dāng)于500瓦鹵素?zé)?。遠光所需的功率與尺度光束雷同或稍高，而彎道光、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向訊號需要較少的功率。這些光束均可利用單個HB LED驅(qū)動器驅(qū)動，由于電能耗費可能超過200瓦，可見采用發(fā)熱量極少的高效率LED驅(qū)動器的重要性。

LED驅(qū)動電路晉升產(chǎn)品性能
為了確保最佳的性能和長久的工作壽命，LED需要一個有效的驅(qū)動電路。這些驅(qū)動電路必需能夠從相當(dāng)苛刻的汽車電源總線獲取工作電源，而且還應(yīng)兼具本錢和空間“效益性”。為了保持其長久的工作壽命，必定不得超過LED的電流和溫度限值。
大多數(shù)前照燈利用都需要大約50瓦的LED電流。有廠商專為此利用而設(shè)計能把汽車總線電壓(標(biāo)稱值為12伏特)晉升至高達60伏特，以驅(qū)動多達十四個串聯(lián)的1安培LED(圖2)。

圖3顯示某LED驅(qū)動器解決計劃的效率可高達93％，它免除了對任何功率組件進行散熱的需要，從而實現(xiàn)了非常精小的接腳占位。固然圖2中的電路是升壓模式架構(gòu)，但應(yīng)用了奇特的高壓側(cè)電流檢測設(shè)計，使其還能夠根據(jù)利用的特別請求而被配置成升壓、降壓模式、升降壓模式或反馳式架構(gòu)。

該解決計劃的設(shè)計是從一個內(nèi)部調(diào)節(jié)7伏特電源來驅(qū)動一個低壓側(cè)外部N通道金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)。固定頻率、電流模式架構(gòu)在一個寬廣的電源和輸出電壓范疇內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)固和精準(zhǔn)的運作。若LED驅(qū)動器IC想在輸進電壓不穩(wěn)固的情況下實現(xiàn)恒定的LED亮度，其設(shè)計中必需供給一個定電流源。這對汽車利用特別重要，由于輸進電壓會在冷啟動和負載突降等過程中碰到瞬變而產(chǎn)生宏大擺動，因此，相干解決計劃的最大輸進電壓請求，即使主汽車總線蒙受瞬態(tài)電壓的情況下，也要能調(diào)節(jié)LED電流和電壓。
此外，一個參考于地電位的電壓回饋針腳可充當(dāng)眾多LED保護功效電路(如開路LED保護)的輸進，并使轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生電壓源的作用。一個頻率調(diào)節(jié)接腳則答應(yīng)應(yīng)用者在100k～1MHz的范疇內(nèi)進行頻率設(shè)置，以最佳化效率和性能，同時最大限度地縮減外部組件尺寸。
目前相干廠商設(shè)計中有True Color脈沖寬度調(diào)變(PWM)調(diào)光功效可實現(xiàn)高達3,000:1的調(diào)光比，而發(fā)射光的色彩無變更(圖4)，從而使得能夠利用PWM的工作周期來對LED前照燈進行經(jīng)常性的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種環(huán)境條件。由于凌力爾特的高電流LED驅(qū)動器是電流模式穩(wěn)壓器，因此它們并非直接調(diào)節(jié)電源開關(guān)的工作周期，而是由回授回路負責(zé)在每個周期中把持開關(guān)中的峰值電流。相較于電壓模式把持，電流模式把持改良了回路動態(tài)特征，并供給了逐周期電流限制。

HDTV增加帶動　LED背光利用
汽車中的信息娛樂和導(dǎo)航顯示器的LED背光利用刺激了具高調(diào)光比的HB LED背光源利用，汽車內(nèi)部各種環(huán)境照明條件使得寬調(diào)光比范疇成為必需，而在HDTV利用中，這也是產(chǎn)生彩色的最大動態(tài)范疇所需要的。增加速度最快的花費類電子產(chǎn)品市場之一是平面HDTV。由于花費者需要屏幕較大的HDTV和較高的分辨率，因此這種需求敏捷地從等離子體HDTV轉(zhuǎn)移到了LED HDTV。

根據(jù)DisplaySearch猜測，等離子體HDTV的銷售額于2008年達到顛峰(240億美元)，而液晶HDTV則在2008年實現(xiàn)750億美元的市場銷售額，并將在2010年以前增加至930億美元。然而，液晶HDTV存在很多毛病，包含運動含混和彩色再現(xiàn)性等，也就是說，目前這一代液晶HDTV無法獲得真正的「玄色」，而且供給了所有彩色的一個較低的動態(tài)范疇。傳統(tǒng)HDTV采用CCFL作為背光源，而且僅能供給450～650cd/m2的對照度比。這些HDTV的重要標(biāo)題是其不能完整關(guān)斷CCFL背光源或?qū)χM行局部調(diào)光。
與此相反，當(dāng)采用HB LED背光源時，一個能夠以背光LED串進行局部調(diào)光或關(guān)斷把持的LED陣列(對于46吋顯示器而言，LED的數(shù)目多達一千六百個)幾乎供給了比CCFL設(shè)計高出一個數(shù)目級的對照度比(>4,000cd/m2)。此外，透過調(diào)節(jié)背光LED串的亮度，還可以復(fù)制更多的中間色調(diào)，從而使得圖像更加活潑逼真。
能夠在局部地位將LED完整關(guān)斷的另一個利益是可減少運動含混。通過在訊框與訊框間將LED完整關(guān)斷，由快速運動物體所引起的圖像含混實際上將被打消。在解決CCFL背光液晶電視所常見的快速運動含混標(biāo)題的過程中，LED的快速響應(yīng)速率是相當(dāng)重要的。
要想使LED背光HDTV成為可行計劃，關(guān)鍵因素之一便是LED驅(qū)動IC。由于每塊顯示屏包含如此之多的LED，因此LED驅(qū)動器電路必需具有非常高的效率，否則顯示器將產(chǎn)生嚴重的熱標(biāo)題，并須采用體積宏大的散熱片，這與花費者期盼平面HDTV外形更平、重量更輕的愿看背道而馳。此外，這些驅(qū)動器IC還必需能夠供給非常寬的調(diào)光比(高達5,000:1)以實現(xiàn)所需的寬對照度比。最后，全部LED驅(qū)動器解決計劃必需非常精小，以培養(yǎng)大多數(shù)花費者所請求非常扁薄的HDTV格式。
根據(jù)廠商降壓模式LED驅(qū)動器設(shè)計，其具有十六個單獨的信道，每個信道能夠從高達45伏特的輸進來驅(qū)動由多達十個50毫安LED所組成的LED串。每個信道可被用來驅(qū)動一串(十個)LED以供給局部調(diào)光。其十六個通道均可進行獨立把持，并且具有一個單獨的PWM輸進，該輸進能夠供給高達5,000:1的PWM調(diào)光比。每個通道僅需要一個片式電感和一個甚至更小巧的陶瓷輸出電容。其它的必需組件僅為單個輸進電容和用于斷定電流的設(shè)定電阻(圖5)。具箝位二極管、電源開關(guān)及具補償功效的把持邏輯電路所有十六個信道均被整合在較小的五十六接腳、5毫米×9毫米QFN封裝之產(chǎn)品中。這樣的產(chǎn)品設(shè)計擁有92％的峰值效率(在2MHz開關(guān)頻率條件下)，因而免除了增設(shè)外部散熱裝置的需要(圖6)。


圖7表現(xiàn)5,000:1PWM調(diào)光波形和一個外觀非常方正的LED電流波形。即使在導(dǎo)通時間僅為2微秒的情況下，一個20毫安LED電流仍然與100Hz的PWM訊號同步接通和關(guān)斷。下降PWM頻率可以實現(xiàn)較高的PWM調(diào)光比，但100Hz頻率能夠確保不呈現(xiàn)可見閃耀。

所有十六個通道的滿LED亮度均利用單個外部電阻器來設(shè)定。每個通道具有雷同的編程LED電流--設(shè)定在10～50毫安之間。各通道之間的LED電流準(zhǔn)確度在8％以內(nèi)。True Color PWM調(diào)光采用了一個減小的工作周期，目標(biāo)在供給準(zhǔn)確的調(diào)光，而不使發(fā)射光的彩色產(chǎn)生任何偏移。固定頻率、電流模式把持計劃在一個很寬輸進和輸出電壓及電流范疇內(nèi)供給穩(wěn)固的把持。對流過用于每個通道的內(nèi)部檢測電阻和內(nèi)部開關(guān)的LED電流的直接把持及用于每個信道的把持電路供給了合適LED驅(qū)動的出色恒定電流源調(diào)節(jié)性能。內(nèi)部100毫安電源開關(guān)和五十六接腳QFN封裝的外露散熱墊供給了足以處理十六個通道的功耗和發(fā)熱量(在50毫安電流條件下)的電源治理和熱治理。
LED照明利用在汽車和LCD HDTV中敏捷普及，使得對高電流LED利用中的LED驅(qū)動IC產(chǎn)生了很多特別的效能請求。在汽車中，這些利用從前照燈到內(nèi)部照明等不一而足。在HDTV中，LED則供給了一種更精密的局部調(diào)光法，大幅改良了圖像質(zhì)量。
此外，在汽車和HDTV市場以外的眾多貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)環(huán)境中，LED的利用也非常廣泛，它們同樣具有這些高性能大多數(shù)的請求。這些LED驅(qū)動器還必需能夠供給定電流，以保持均勻的亮度，而不受輸進電壓或LED正向電壓變更的影響，且須實現(xiàn)高工作效率，且供給寬調(diào)光比。另外，這些利用還需要接腳占位非常精小及散熱效率很高的解決計劃。面對汽車、HDTV利用及眾多其它LED設(shè)計請求，開發(fā)高電流LED驅(qū)動器產(chǎn)品系列實為重要課題。