LED 智能驅動晶片基礎知識

2010年代後，使用在液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)背光源的冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp，CCFL)逐漸被發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)所取代，這是因為成分無汞的LED在散熱效率演色性及成本上有所改進。

各家LCD電視廠商紛紛積極導入發光二極體背光液晶顯示電視來達到薄型化特點，企圖在家用電視改朝換代之際能夠增加市占率，且LED back light機種的滲透率持續提高，目前台灣市面上大部分的機種已經以LED為LCD背光源。 

發光二極體背光技術可分為直下式(direct type)與側光式(edge LED type)兩種，而當中直下式所使用的發光二極體有分為白光發光二極體與紅、綠、藍三色發光二極體兩種，本文將針對此兩者的差異及系統面LED驅動電源管理解決方案做介紹，圖二為應用在筆記型電腦的四通道LED Driver 參考功能圖，上半部為升壓型轉換器(Boost Converter)提供LED燈串所需電壓，下半部則為定電流調光控制器。 

背光模組為液晶顯示器的光源，是由光源、導光板、擴散片等元件所組成。隨著液晶電視與行動筆電的日益盛行，因應面板大型化與薄型化的趨勢，結合LED節能背光模組成為現階段的開發重點。側照式發光二極體背光技術是把白光發光二極體放在LCD的四邊，發光二極體從LCD與反光片之間的縫中照進去，反光片能把LED照來的光作反射後照向LCD的背部，使發光二極體的光平均地分佈地照到LCD背部，此種方式為目前最常使用的技術，優點是成本低和薄型化特點。 

直下式發光二極體背光技術是把多枚發光二極體排成列陣，放在散光片及LCD後面，直接照射LCD。如此，直下式可以依從畫面不同部份的光度變化，快速地微調發光二極體的明暗，大為提高動態對比度。缺點則是需使用數量較多的發光二極體，價格較高，背光模組也會增加厚度。發光二極體背光一般都使用白光發光二極體，也有高階機種開始使用紅、綠、藍三種單色發光二極體(RGB LED)來達到更佳的廣色域表現。

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電流設定可由ISET pin的外部電阻RISET控制，經由電流鏡給current source 元件做比較，計算出的理論值和實際電流的誤差量百分比即為精準度。

2. LED電流匹配度(Matching)：現今的LED陣列排列方式有很多種，如果採取並聯方式則需要針對每一串列彼此間流過的LED電流是否一致以增加燈串間的均勻度，電流通常和亮度有絕對的正比關係。

3. 調光方式(Dimming Type)：能否調光已經是現今LED driver必備的功能，目前主要分為類比調光(Analog Dimming)和數位調光(PWM Dimming)；後者的光座標演色性較佳，但也較容易碰到音頻噪音的問題，下一章節則會針對此缺點做改善的方法。

4. LED電流線性度(Linearity)：在調光時，輸出電流(LED Current)會跟著PWM訊號 duty做變動，此兩者之間的關係即為線性度，通常在PWM duty較小及調光頻率較高時，LED電流線性度會較為嚴苛。 

結論:

LED背光驅動系統隨著節能規範，成本降低及效能表現提升因素而改變架構，驅動IC也需跟著做變化，且因應不同瓦數( TV/ Monitor/ Notebook/ Tablet )的LED燈串陣列會有不同的電源管理方案，如何去協助客戶端處理音頻噪音、系統效率提升及通過元件表面溫度規範亦為目前的重要目標。