集成的关键更薄的LED背光显示用于汽车应用

LED模块成为固态照明产业的集成电路。在该微控制器演进，引入了一系列常用的外设以同样的方式，LED被越来越多地被模块格式出售几乎所有的应用程序。的优势，再次，平行集成电路市场，包括更快和更简单的设计，通过减少元件数量和更小的尺寸降低总拥有成本。在照明应用中，较高的能量效率和灯具性能也可以在许多情况下实现的。有趣的是，在固态照明市场，小型化并不总是首要的好处，但肯定是在显示器背光照明应用的主要因素，以及快速增长的汽车液晶显示器部门是一个特别苛刻的子集。内新车银幕数量不断增加，其应用包括GPS，仪表，信息集群和后座娱乐系统。

图1：驾驶员信息系统和GPS定位在汽车应用中越来越多的LED背光液晶显示器。图文：马瑞利电子系统。本文将概述了一些技术，LED制造商使用的是生产更薄的背光模块，适应要求，如高亮度和色彩保真度。设计选择包括使用白色或RGB LED模块，直接或间接的背光方式，并采用反射箱或光导。将参考欧司朗光电半导体的PowerTopLED和MULTILED LED模块的范围。另外，虽然光源及其施工是重要的，该解决方案的总尺寸和效率将大大依赖于驱动器电子和实施，尤其是对功能，如调光的电源管理方案。高度集成的LED驱动器用于背光，现在可以从许多来源。两个专门为汽车市场的严格要求而设计将突出显示：从快板微系统的A8513和凌力尔特的LT3518。

耐应力模块

LED模块因组合物，从单个或多个裸芯片封装，并准备焊接，通过安装在一个微小的PCB或衬底封装的LED，例如COB(板上芯片)的LED，高达掺入次级光学器件和热管理复杂的设备，住在一个小机箱。集成驱动器电子装置模块在很大程度上更具体定义为光引擎。随着LED的提高效率，更高的流明输出和集成封装设计，LED背光液晶显示器对于已经成为常态。一旦限于相对小的显示器，该技术现在可以应用到更大的显示面板，包括大幅面电视屏幕。增加的显示尺寸和信息密度要求较高的性能，特别是在色域和色彩一致性方面 - 而这恰恰是LED技术优于CCFL光源那些传统上被用于大型显示​​器背光照明。

图2：后座娱乐是坚固耐用的LED背光液晶屏的首要应用。图文：欧洲大陆。在汽车应用中，抗机械应力和振动是另外重要的。此外，LED技术被证明是优越。鲁棒性结合长寿命，简单的控制电路，低电压和开关时间短操作，使得LED的令人信服的选择为车载显示器和信息娱乐系统。上的优势和汽车显示器LED背光源需求的更多信息可以在更早的article.²的LED背光一些有用的指针，液晶显示器可以在欧司朗光电半导体公司生产最新应用笔记中找到，题目中找到：“发光二极管 - 新光源来源显示器背光“和”LED显示屏背光 - 采用6引脚MultiLED'.¹监控应用程序

白色是光明的

OSRAM表明，对于与单色背光需求显示，无论是单色，多色或白色LED都同样适合的目的。然而，对于背光多色显示器，设计人员应该认识的优点和每种类型的缺点。单色LED是不太理想的，因为它们需要的有效色彩混合额外的空间。在这两种多色和白色LED模块，所述色彩混合发生在包装内，有利于更紧凑的设计。白色LED的优点是各种包装样式和功率水平的可用性，并且他们往往是相对简单的驱动，在低电压电平。白设备，诸如那些在欧司朗的电源TOPLED系列是基于对发光变换的传统方法。从蓝色二极管的光被荧光体层的方式转换为黄光。所得的白色的光的精确的色温是由蓝色至产生黄色光的比例决定的，本身由磷光体层(多个)的厚度和组成来确定。欧司朗建议其Power TOPLED系列LED用于汽车应用，如仪表板显示，地图照明和后座娱乐显示器。彩色显示器背光的建议，但是，尤其是当需要大色域，是多色LED指示灯。结合多个不同颜色(通常RGB)管芯到单个模块中，提供了更大的设计灵活性，以及​​可构造成满足汽车市场(图3)的严格要求紧凑的包装。当所有三个芯片被同时驱动与适当的RGB强度(30:60:10的比例为典型)，白色光就产生了。

图3：一个欧司朗的6引脚的MULTILED系列RGB LED模块。对于高亮度，空间受限的应用，中等大小(> 500坎德拉/平方米)，直接背光往往是首选的方案。 LED被间隔开以规则图案，带反射框构造以提供在整个显示面板的均匀的照明。反射器箱的深度依赖于LED间隔和二极管的发射角。直接背光可以缩放关于各种显示尺寸和亮度水平。

图4：采用RGB LED模块LED背光方案角球区。对于大尺寸的显示器不一定需要高亮度，间接背光结构可以很好地工作。光偏转或反射到面板的后表面，通常使用的是光导。内置于光导微透镜帮助实现光的均匀分布。的光导和有角度的偏转器表面的各种配置是可能的。两个顶前瞻性和侧视LED可以被使用，这取决于设计。

图5：显示LED灯，反射器和扩散器直接背光方案的大致结构。甲17英寸的液晶显示屏，例如，可以通常使用两排50的RGB LED模块背光，侧面安装有直接接触光导的上和下侧。在欧司朗的MULTILED范围内一个典型的例子，就是LTRBGFSF-ABCB，六含铅RGB矩形模块与120°的可视角度和扩散的镜头。光效报价为45流明/瓦的典型，为700 mcd的(红色)，1350 MCD(绿色)和160 MCD(蓝色)个人millicandela评级。由于LED灯变亮，更少的设备将需要在未来的设计中。欧司朗的MULTILED的设计和包装用于汽车内部应用，包括驾驶员仪表板显示器。

集成驱动器

汽车显示器背光照明应用要求高度集成的LED驱动器，特别是在较大的屏幕液晶仪表盘和驾驶员信息系统正变得越来越普遍。虽然驱动LED背光是灵活的，既相适应脉冲工作和PWM调光，比如，并非所有的驱动程序都符合AEC-Q100标准认证，并满足相应的汽车电压和温度额定值。司机也需要被选择为匹配的LED或每串模块，串和LED电流的数目的数目。 LED电流本身的变化取决于色彩组合和混合必需的。合适的LED驱动器的候选人可以从快板微系统的A8513，在车载信息娱乐系统，仪表盘和中控台显示器提供背光专门针对被发现。设计成一个单一的输出白光LED驱动器，该设备集成了电流模式升压转换器具有内部电源开关和电流吸收器。它采用4.5单电源供电，以40 V，并配有2 MHz的升压转换器的开关频率。重要的是，该器件采用微小的10引脚MSOP封装或16引脚TSSOP封装。均采用增强散热的外露散热垫。安全功能(在汽车应用中电压可以改变本质，产生瞬态可高达40 V)，包括防止输出短路和过压保护，开路或短路二极管，开路或短路LED引脚，短路升压开关或电感器，短路ISET电阻器和IC过温度。双级电流限制功能可提供软启动和防止大电流过载的内部电流开关。另一种选择是从凌力尔特的LT3518再次采用16引脚TSSOP封装或16引脚QFN(4×4 mm)包装提供一个高度集成的器件。被形容为电流模式DC / DC转换器，具有内置2.3 A，45 V电源开关，它是专门设计用于驱动LED，用于汽车和航空电子系统的显示背光应用。工作在升压，降压和降压 - 升压模式LED驱动器，它结合了传统的电压环路和一个独特的电流环路。这使得它可以充当恒定电流或恒定电压源。可编程开关频率允许外部元件的效率或元件尺寸的优化。开关频率可以被同步至外部时钟信号，并将输出电流被外部用100毫伏感测电阻器编程。外部PWM输入提供了3000：1真正彩色PWM'LED调光，夜间在车载显示器上运行一个非常有用的功能。 CTRL引脚提供了进一步的10：1的调光比。