LED 驅動晶片基礎知識
IATC LED Driver

在2010年代後,液晶顯示器(LCD)背光源的冷陰極螢光燈管(CCFL)逐漸被發光二極體(LED)所取代。這是因為無汞的LED在散熱效率、顏色表現和成本上都有顯著改善。各大LCD電視廠商積極推動LED背光液晶顯示器,以實現更薄型的設計,並在家用電視市場的變革中提高市占率。目前,市場上大部分機型已經採用了LED作為LCD的背光源。
LED背光技術可分為兩種主要類型:直下式(direct type)和側光式(edge LED type)。其中,直下式可進一步細分為使用白光LED和紅、綠、藍三色LED的兩種方案。本文將介紹這兩者的差異以及LED驅動電源管理解決方案的系統面。
背光模組是液晶顯示器的主要光源,由光源、導光板、擴散片等元件組成。隨著液晶電視和行動筆電的普及,面板大型化和薄型化的趨勢使得LED節能背光模組成為開發的重點。
側照式發光二極體(LED)背光技術將白光LED安置於LCD的四周,LED的光線通過LCD與反光片之間的縫隙照射進去。反光片將LED發出的光反射並均勻地照射到LCD背面,這種技術因其成本低和薄型化特點而被廣泛應用。
相對於側照式,直下式LED背光技術則是將多顆LED排列在散光片和LCD後方,直接照射LCD。這種方式可以根據畫面不同區域的亮度需求,快速調整LED的亮度,從而提高動態對比度。儘管直下式能提供更好的顯示效果,但需要更多的LED,成本相對較高,且背光模組的厚度也會增加。目前,大部分LED背光模組使用白光LED,高階機種則開始採用紅、綠、藍(RGB)三種單色LED,以實現更廣的色域表現。
使用者通常在選用LED driver IC時會考慮以下特點:
1. LED電流精準度(Accuracy):LED電流的設定可以通過ISET引腳的外部電阻RISET來控制。這個設定會經過電流鏡,將其與電流源元件進行比較。由此計算出的理論值與實際電流之間的誤差百分比,就代表了系統的精準度。這種方式確保了LED在運行過程中的穩定性和一致性,對於提高顯示效果非常重要。
2. LED電流匹配度(Matching):目前的LED陣列排列方式多種多樣。如果採用並聯方式,則需要確保每一串列中的LED電流一致,以提高燈串之間的均勻度。因為LED的電流與亮度之間存在著絕對的正比關係,這樣的設計能有效避免亮度不均的問題,確保整體顯示效果的穩定性和一致性。
3. 調光方式(Dimming Type):調光功能是現代LED驅動器必不可少的特性,主要分為類比調光(Analog Dimming)和數位調光(PWM Dimming)。數位調光的光座標演色性通常較佳,但容易產生音頻噪音。接下來的章節將探討針對這一缺點的改進方法,以提升數位調光的性能和穩定性。
4. LED電流線性度(Linearity):在調光過程中,輸出電流(LED Current)會隨著PWM信號的佔空比(duty cycle)而變化,這兩者之間的關係反映了系統的線性度。通常在PWM佔空比較小且調光頻率較高的情況下,LED電流的線性度會變得更加敏感和嚴苛。因此,在設計調光系統時,需要特別注意這些參數,以確保LED的亮度調節平滑且一致。
結論:
隨著節能規範的推動、成本降低及效能表現的提升,LED背光驅動系統的架構也在不斷演變,驅動IC必須相應調整。此外,針對不同功率需求(如電視、顯示器、筆記型電腦和平板電腦)的LED燈串陣列,會有相應的電源管理方案。目前的重要目標包括協助客戶解決音頻噪音問題、提高系統效率,以及滿足元件表面溫度的規範要求。這些措施不僅能提升產品性能,還能增強用戶的使用體驗。

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