全球LED驱动IC新品创新技术分析[附图表]

美国能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固态照明（SSL）规范：

美国能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固态照明（SSL）规范中规定任何功率等级皆须强制提供功率因数校正（PFC）。这标准适用于一系列特定产品，如嵌灯、橱柜灯及台灯，其中，住宅应用的LED 驱动器功率因数须大于0.7，而商业应用中则须大于0.9;但是，这标准属于自愿性标准。欧盟的IEC61000-3-2 谐波含量标准中则规定了功率大于25 W 的照明应用的总谐波失真性能，其最大限制相当于总谐波失真（THD）《 35%，而功率因数（PF）》0.94。

虽然不是所有国家都绝对强制要求照明应用中改善功率因数，但某些应用可能有这方面的要求，如公用事业机构大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用，此外，公用事业机构购入/维护街灯时，也可以根据他们的意愿来决定是否要求拥有高功率因数（通常》0.95+）。

美国能源部能源之星近期发布了其集成LED灯（该灯通常要拧入ANSI标准化灯座，与当今市面上的大多数白炽灯类似）提议标准的修订草案3，其中规定对于功率≤5W的灯泡，对最小功率因数不作要求，对于功率》5W的灯泡，功率因数必须≥ 0.70。

LED照明系统拓扑架构选择：

LED照明系统架构选择取决于你的设计目标是低成本、高效率还是最小PCB面积。一般来说，小于25W的LED照明系统不要求进行功率校正，因此可以采取简单一些的拓扑架构，如PSR或Buck拓扑。25W-100W的LED照明应用要求进行功率校正，因此一般采用单级PFC、准谐振（QR）PWM或反激式拓扑。100W以上LED照明应用一般采用效率更高的LLC拓扑和PFC。从效率角度来看，LLC和QR性能更好;而PSR方案无需次级反馈，设计简单，尺寸也比其它方案小。”

就DC-DC解决方案而言，其中，标准降压型转换器是最简单和最容易实现的方案，升压型和降压-升压型转换器次之，而SEPIC型转换器则最难实现，这是因为它采用了复杂的磁性设计原理，而且需要设计者拥有高超的开关模式电源设计专长。终端产品的应用决定LED的拓扑结构，然后再根据LED的拓扑结构和输入电源再合理选择Buck、Boost、SEPIC（较少用）、或Buck- Boost结构。“一般来说，25W以下选用Buck的较多。更大功率的则倾向于选择Boost结构。效率的话两者一般都可以做到85%以上，小功率的 LED灯尽量采用集成度高的方案。大功率的方案要选用技术集成度高的产品。

2.3 LED背光驱动

LED背光在手机、数码相机、PowerDVD等小尺寸屏上的应用已经非常成熟，近几年也不会有很高的年复合增长率。随着LED光通量的提高、成本的降低以及LED具有的绿色环保（CCFL背光含汞）、色域范围广、可进行局部调光等特性，符合目前LCDTV高清节能的发展需求。因此背光的增长点将在笔记本、液晶电视等中大尺寸屏上的应用。

　　图3 LED背光驱动系统的基本结构

移动手持等显示产品背光LED驱动IC的选择，按LCD的面积来设定需要LED点光源的个数;按LED的N串N并的点亮方式来选择不同工作原理、不同输出能力的 LED驱动IC;1.8英寸～3.5 英寸手机用LCM其LED点光源是2颗～4颗LED;3.5英寸～8.0英寸MP3、MP4、PDP、GPS、PND、DPF用LCM其LED点光源是6颗～28颗LED;12.1英寸～15.4英寸笔记本电脑用LCM其LED点光源是48颗～60颗、60颗～72颗LED;手机有RF怕干扰，因此大多数不选用以电感器为电能储存器的DC/DCBoost;没有RF 的消费电子产品，大多选用DC/DCBoost，因其能输出较高电压和有较高效率。常用LED驱动IC的有电荷泵（Charge Pump）、恒流源（Constant current）、电感升压开关稳压器（DC/DC Boost）。下面是移动手持显示产品背光驱动IC的选择表。

　　表2 移动手持显示产品背光驱动IC的选择

2.4 LED 显示屏驱动

LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，采用计算机控制，将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管，将许多发光二极管以点阵方式排列起来，构成LED阵列，进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣，对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。

　　图4 LED显示屏系统的基本结构

目前，LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA（东芝）、TI（美国德州仪器公司）、SONY（索尼）、MBI（聚积科技）、SITI（点晶科技）等。在国内LED显示屏行业，这几家的芯片都有应用。

由于LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流大小的变化而变化，不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出，保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点，适用于要求大电流、高画质的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。

LED显示屏的驱动一般是多通道恒流源（目前多数为16通道）再加上灰度控制等功能，IC上不集成DC/DC等电源模块，而在背光和照明驱动中，通道数会少一些，而且DC/DC转换模块通常是IC的一部分。LED显示屏非常注重屏的刷新速度和图像表现能力，高匹配度、高刷新率和高分辨率成为判断一个LED显示屏性能优劣的重要指标。这要求LED显示屏驱动IC通道间电流的高一致性、高速的通信接口速率以及恒流响应速度。显示屏驱动的技术着重于LED灰阶线性度及快速的输出响应。背光厂则采用多并多串的架构使得需要的操作电压高达50V～60V，这会使驱动IC所需要的工艺技术提高，在串高电压后每个LED的VF的差异度便需要列入考虑，这对整体的电源效率及定电流（ConstantCurrent）控制会有很大的影响。

下表为LED显示屏幕驱动关键指标。

　　表3 LED显示屏幕驱动关键指标

2.5 LED汽车照明驱动

对汽车应用来说，LED有极大的吸引力，长寿命、抗震、高效、对光源良好的控制能力，都是它的优势。当然，相对于白炽灯，LED需要驱动电路，还有汽车电气是靠酸铅蓄电池供电的，是机械驱动的交流发电机充电，这类电池适合白炽灯，不适用LED，因此，设计一种稳压性能良好而又低噪声的驱动电路是十分必要的。汽车电源的变化范围是很大的，在8V-18V之间，峰值电压可达几十伏。此外，高亮度LED驱动电流大，会在电阻上产生大量的热量，使散热设计复杂化。

图五所示是现代汽车中的各种LED照明应用。在汽车内部，有几种采用各种类型LED的“标准内置”照明模块。有些是单个LED，而像导航仪表板背光照明等另一些应用则需要LED阵列。在外部照明方面，LED也得到了认可。现在超过40%的中央高位刹车灯已经采用红光LED。另外，奥迪（Audi）2008 A8采用大电流LED阵列作为白天行车灯（DRL）。雷克萨斯（Lexus）600轿车和奥迪R8包括前灯在内的全部外部“前向照明”都是由LED完成的。类似地，甚至更多中档汽车和很多摩托车也采用了彩色LED阵列作为刹车/转向信号指示灯。