高亮度LED应用为LED驱动器集成电路带来新的机会和挑战

目前，对高亮度 LED（发光二极管）的市场预测存在很大差别。尽管预测数据不同，但是趋势是明显的：高亮度（HB）LED 市场正在以惊人的速度增长。有些预测数据为年复合增长率 15%，另一些则为年复合增长率 35%。2007 年汽车领域的 LED 照明处于起步阶段，销售额为 6.7 亿美元，但是预计将以 15% 的年复合增长率增长，到 2011年（1）达到 12 亿美元。如果将非汽车应用考虑在内，那么年复合增长率接近 35%，而且到 2011 年，总的高亮度 LED 市场有可能轻松超过 25 亿美元。

这么高的增长潜力靠什么驱动？首先，LED 产生光的效率是白炽灯的 10 倍，同时几乎是荧光灯的两倍，因此极大地降低了提供特定光输出量（单位：流明）所需的电功率。第二，白炽灯使用 1,000 小时后需要更换，荧光灯可持续使用 1 万小时，而 LED 的寿命超过 10 万小时。在大多数应用中，这允许 LED 永久性地嵌入到最终应用中而无需附属装置。例子包括用于装在汽车车体上的显示屏或 HDTV 的 LCD 显示屏，因为这些 LED 在汽车、HDTV 或运动场馆显示器寿命期内不会需要更换。第三，LED 比其它照明产品小几个数量级，外形尺寸可以制作得非常扁平，这样它们就可以永久性地嵌入到汽车内部和外部应用中。另外，通过使用红光、绿光和蓝光 LED 配置，可以实现无数种颜色。最后，LED 能够调光，而且其接通和断开时间很快，人眼察觉不到，这极大地改进了 HDTV 和其它类型显示器的背光照明。没有这些 LED，不可能有极高对比度和清晰的高分辨率LCD HDTV。

尽管如此，照明系统设计师的最大挑战之一是如何充分利用最新一代 LED 的所有优势。因为它们一般需要一个准确的直流电流源，还需要调光，因此 LED 驱动器集成电路必须设计成能满足各种不同应用的需求。电源解决方案必须高效率、功能可靠，而且与往常一样，要非常紧凑和经济。有理由认为，最苛刻的 LED 驱动应用之一是在汽车应用中，其中包括基于 LED 的内部照明、LCD 显示器背光照明、刹车/转向信号指示灯，甚至包括前灯。

汽车 LED 照明

尺寸小、功耗低以及接通时间短等优点已经使高亮度 LED 开始在今天的汽车中得到广泛采用。最初的 LED 应用是中央高位刹车灯（CHMSL），这类应用采用红光 LED 提供非常微小的照明阵列，这种阵列很容易安装，而且从不需要更换。

图1：奥迪R8/雷克萨斯LED前灯/转向信号指示灯/行车灯。 传统上，白炽灯是最经济的光源，而且很多汽车仍在使用。不过，用于照明组件的可用空间缩小以及对长工作寿命的需求，加之 LED 实现了明亮的自然色彩和简化设计，因此 LED 在很多应用中迅速取代了白炽灯。白光 LED 阵列取代传统的冷阴极荧光照明（CCFL）TFT-LCD 背光照明越来越常见了，白光 LED 提供更加精确和可调的背光照明，工作寿命将很容易超过汽车本身的寿命。甚至主要是卤素/氙灯丝设计应用领域的前灯也正在逐步采用电子"可控"的大电流 LED 阵列（参见图 1）。包括内部/外部和背光照明应用的所有汽车照明应用都几乎在转向 LED。在这种环境中使用 LED 有几个优点。首先，它们从不需要更换，因为其长达 10 万余小时（11.5 年的使用年限）的可靠寿命超过了汽车本身的寿命。这允许汽车制造商永久性地将其嵌入"舱内"照明系统，无需为了方便更换而进行相应的设计。其款式也可以有很大变化，因为 LED 照明系统所需的深度和面积不像白炽灯那么大。 图 2 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。 图 2：LED 照明在现代汽车中的典型应用。 汽车 LED 照明的设计参数 表 1：大电流白光 LED 的正向压降与驱动电流。 为确保最佳性能和更长的使用寿命，LED 需要一个有效的驱动电路。这些驱动电路必须能够适应条件非常苛刻的汽车电源总线，而且要既经济又节省空间。为了保证更长的使用寿命，首要的是不超过 LED 的电流和温度限制。表 1 给出了大电流白光 LED 的典型正向电压与驱动电流。