有一些關鍵應用使得用作薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器(LCD)背光照明的LED出現了爆炸性增長，這類應用包括高清(HD)電視機、便攜式平板電腦、汽車信息娛樂顯示器和大量手持式通信設備。然而，為了保持這種驚人的增長率，LED必須既提供更高的可靠性、更低的功耗和更緊湊的外形尺寸，又實現更高的對比度和色彩準確度。此外，在汽車、航空電子和航海顯示器中，在必須改進所有這些參數的同時，LED還要適應從日光到沒有月亮的夜晚等多種環境光線條件。

　　這些TFT-LCD應用包括信息娛樂系統、計量表和多種儀表顯示器。當然，用LED給這些顯示器進行背光照明會造成一些獨特的LED驅動器IC設計挑戰，因為要在多種照明條件下優化顯示器的可讀性。LED驅動器需要提供非常寬的調光范圍和高效率轉換，同時還需要適應嚴酷的汽車電氣及物理環境。更不用說的是，這些解決方案的高度必須非常扁平，占板面積也非常緊湊，同時還要提高總體性價比。

　　促使LED在汽車顯示器中增長的因素是什么？

　　為了支持在汽車照明應用中的驚人增長，LED必須比白熾燈更有優勢。LED的優勢包括：LED的發光效率是白熾燈的10倍以及幾乎是熒光燈的兩倍，其中包括冷陰極熒光燈(CCFL)，因此降低了提供給定量的光輸出(單位：流明/瓦)所需的電功率。隨著LED的進一步發展，其效率或從電源產生光輸出的能力只會繼續提高。此外，我們現在非常關注環保，而LED照明不需要處理、接觸和處置CCFL燈中常見的有毒水銀蒸汽。最后，白熾燈通常經過大約1，000小時運行后就需要更換，而熒光燈則可以運行長達1萬小時。不過，與LED照明提供的10萬小時以上的壽命相比，這些數字就相形見絀了。

　　在大多數應用中，這種長運行壽命使LED能夠永久性地嵌入到最終應用中。對于給汽車儀器儀表以及信息娛樂系統的顯示器提供背光照明而言，這一點尤其重要，因為這些顯示器常常嵌入到汽車儀表板中，而LED在汽車的工作壽命期內不需要更換。此外，LED比其他類型的照明燈尺寸小且緊湊得多，因此LCD顯示面板可以做得極薄，從而在汽車內部占用最小的空間。還有，通過采用紅、綠和藍光LED配置，可以提供無限多種色彩。不僅如此，LED調光以及接通/斷開的速度還能夠遠遠快于人眼能夠察覺到的速度，從而顯著改進了LCD顯示器的背光照明，同時使顯示畫面實現了極高的對比度和更高的分辨率。

　　汽車應用采用LED面臨的障礙

　　然而，汽車照明系統設計師面臨的最大障礙之一是，怎樣優化最新一代LED提供的所有特點和優勢。既然LED一般需要一個準確和高效率的電流源以及一種調光方法，那么LED驅動器IC就必須設計成在多種工作條件下滿足這些需求。另外，電源解決方案必須效率非常高，必須非常堅固、可靠，同時還要非常緊湊且具備高性價比。可以說，就驅動LED而言，要求最苛刻的應用之一就是汽車信息娛樂和儀表TFT-LCD的背光照明，因為這種背光照明應用處于嚴酷的汽車電氣環境中，還必須補償多種環境照明條件的變化，而且必須適合可用空間非常受限制的情況。與此同時，這類應用必須具備富有吸引力的成本結構。

　　很多新出現的汽車設計都采用單個照明板給所有用于駕駛員控制的計量表顯示器進行背光照明。用于儀表板的LED背光照明也常常用于信息娛樂系統，產生了一種易讀的一體化控制面板。類似地，很多汽車、火車和飛機都提供LCD顯示器，為乘客提供電影、視頻游戲等娛樂活動。過去，這些顯示器一直使用CCFL背光照明，不過現在越來越常見的是，用非常扁平的白光LED陣列取代這些使用相對較大照明燈的設計，以提供更加精確和可調的背光照明并延長使用壽命。

　　汽車LED照明設計要求

　　為了確保最佳性能和較長的工作壽命，LED需要一個有效的驅動電路。這類驅動器IC必須能夠靠條件相當苛刻的汽車電源總線運行，而且還必須具備很高的性價比和很高的空間利用效率。為了保持較長的工作壽命，還必須保證不超過LED的電流和溫度限制。

　　汽車行業的主要挑戰之一是，應對嚴酷的汽車電源總線電氣環境。主要挑戰是應對稱為“拋載”和“冷車發動”的瞬態情況。拋載指的是，電池電纜斷接而交流發電機仍然在給電池充電的情況。這種情況可能在電池電纜連接不牢固同時汽車正在運行時出現，或者在電池電纜斷裂同時汽車正在運行時出現。這種電池電纜的突然斷接可能產生高達40V的瞬態電壓尖峰，因為交流發電機試圖給并未連接電池滿充電。交流發電機上的浪涌抑制器通常將總線電壓箝位到約36V，并吸收大部分電流浪涌，然而交流發電機下游的DC/DC轉換器必須承受這些36V至40V的瞬態電壓尖峰。人們期望發生這類瞬態事件時，這些轉換器能夠不被損壞并能夠調節輸出電壓。現在有各種不同的保護電路，通常采用浪涌抑制器，因為浪涌抑制器可以在外部實現。不過，浪涌抑制器增大了成本、重量和占用的空間。

　　當汽車發動機處于很冷或冰凍溫度中一段時間后，會發生冷車發動情況。這時發動機油變得極度粘稠，需要發動機啟動器提供更大的扭矩，而這會從電池吸取更大的電流。這種大電流負載在點火瞬間可能將電池/主總線電壓拉低至4.0V，之后一般回復至標稱的12V。

　　解決這些困境的一種新的解決方案是凌力爾特公司的LT3599，該器件能夠承受這兩種情況而不被損壞，而且能夠提供一個穩定的固定輸出電壓。其輸入電壓范圍為3V至30V，瞬態保護至40V，因此該器件非常適合汽車環境。甚至當VIN高于VOUT時(這種情況可能在36V瞬態時發生)，LT3599仍會提供穩定的所需輸出電壓。

　　大多數LCD背光照明應用都需要10W至15W LED功率，LT3599的設計滿足這種應用需求。該器件可以將汽車總線電壓(標稱12V)提高至44V，以驅動多達4個并聯的LED串(每串包含10個100mA串聯LED)。圖2顯示了LT3599驅動4個并聯LED串的原理圖，每串由10個80mA LED組成，總共提供12W功率。

圖1：采用LT3599、效率為90%的12W LED背光照明電路

　　LT3599采用自適應反饋環路設計，該設計方案調節輸出電壓，使其略高于LED串的最高電壓。這最大限度減小了鎮流電路損失的功率以優化效率。圖3說明了LT3599的效率，其效率可高達90%。這很重要，因為這樣就不需要任何散熱器了，從而可實現占板面積非常緊湊的扁平解決方案。對于驅動LED陣列而言，同樣重要的是提供準確的電流匹配，以確保整個顯示面板上的背光照明亮度保持一致。LT3599在-40?C至125?C溫度范圍內確保LED電流變化低于2%。

電流匹配隨溫度的變化

效率隨LED電流的變化

圖2：圖1中LT3599的LED電流匹配和效率

　　LT3599采用固定頻率、恒定電流升壓型轉換器拓撲。其內部的44V、2A開關能夠驅動4個LED串(每串包括多達10個100mA串聯LED)。其開關頻率在200kHz至2.5MHz范圍內是可編程和可同步的，從而使該器件能夠保持開關頻率位于AM收音機頻段以外，同時最大限度減小外部組件尺寸。該器件的設計還使其能夠驅動1至4個LED串。如果使用較少的LED串，那么每串還能有更大的LED電流。每個LED串可以使用相同數量的LED，也可以使用不同數量的LED，以非對稱形式運行。

　　LT3599可用True Color PWM™調光方法對LED調光，或通過控制引腳用模擬調光方法對LED調光。True Color PWM提供高達3，000：1的調光比，汽車應用常常需要這么高的調光比。通過以滿電流對LED進行PWM調光，可以消除LED光的任何顏色偏移，而且由于頻率非常高，所以人眼察覺不到。模擬調光提供了一種非常簡便的方法，通過改變CNTRL引腳電壓的值，可實現高達20：1的調光比。這種調光方法的效果取決于LCD面板所處環境光線的變化。最后，LT3599集成了保護功能，包括開路和短路保護以及報警引腳。

　　結論

　　高亮度(HB)LED用于汽車應用的增長潛力很大，可以毫無疑問地說，相對于今天的采用率而言，這會導致對LED本身以及驅動LED所需的驅動器IC的需求出現顯著增長。凌力爾特已經開發出專門針對汽車應用的完整大電流LED驅動器產品系列，適用于從LCD背光照明、轉向信號燈直至前燈的各種應用。汽車照明系統設計師現在有了簡便、高效的LED驅動器來源，可以應對最具挑戰性的LED照明設計了。