凌力尔特专家谈LED照明的成长推动力

　　背景

　　到 2015 年，高亮度 （HB） LED 的市场规模预计将达到 202 亿美元，自 2012年算起的年复合增长率 （CAGR） 将达到 30.6% （数据来源：Strategies Unlimited）。驱动这种显著增长的重要应用领域之一是用于为薄膜晶体管 （TFT） 液晶显示器 （LCD） 提供背光照明的 LED。应用包括从高清晰度 （HD） TV 和便携式平板个人电脑到汽车显示器以及五花八门的手持式通信设备。不过，为了保持这种令人印象深刻的增长率，LED 不仅必须提供更高的可靠性、更低的功耗和更紧凑的外形尺寸，还必须在对比度比和色彩准确度方面做出改进。此外，在汽车、航空电子设备和船舶显示器中，所有这些改进都必须进行优化，同时还要承受从阳光灿烂到无月之夜的各种环境照明条件。

　　这些 TFT-LCD 应用包括信息娱乐系统、仪表板及众多的仪器显示屏。当然，当采用 LED 来为这些显示器提供背光照明时，为了在各种各样的照明条件下优化显示器的清晰度，将会产生一些独特的 LED 驱动器 IC 设计难题。它要求 LED 驱动器提供非常宽的调光比范围和高效转换，同时还要承受相对苛刻的汽车电气及物理环境的考验。不言而喻，此类解决方案必须提供非常扁平和紧凑的占板面积，同时还要提高总体成本效益。

　　除此之外，据 LED 业内人士透露：“惊人的增长出现在面向商业用途的高亮度 LED 照明系统中；这是因为在大多数消费者的眼里，LED 照明对于家用而言仍然太过昂贵。凭借其长期优势、节能和环保特性、及相关的减税政策优惠，商业领域中的 LED 照明使用量将会有大幅度的增长，例如：停车场、办公区、工厂厂房和仓库。LED 灯不仅能取代高压钠灯、卤素灯和白炽灯泡，而且在某些场合中还可替代 CFL 和荧光灯。”

　　于是，由于在商用建筑的总用电量中照明一般占到 25% 至 40%，所以商业应用在向 LED 的过渡中居领先地位，这一点丝毫不让人感到惊讶。因为此类应用需要长时间的高强度光，所以节省电能可在相对较短的时间内取得满意的经济回报。其次，LED 灯的长寿命大幅度地降低了灯泡的更换成本。这些更换成本不仅包括灯泡本身的价格，而且在某些应用 （例如：高棚灯照明） 中实际更换灯泡的人工费用也是十分巨大的。反过来，就目前而言面向家庭用途的通用型 LED 照明对于大多数消费者来说仍然过于昂贵。然而，在未来的几年中，随着 LED 灯价格的走低和普及率的提高，其在照明市场的住宅区段也将实现大幅增长。大多数分析人士预计：这一市场区段在 2013 年及以后将加速成长。

　　是什么因素推动汽车显示器越来越多地采用 LED 呢？

　　汽车照明领域这种令人印象深刻的增长潜力是由哪些因素支撑的呢？首先，LED 的发光效率是白炽灯泡的 10 倍，而且几乎是荧光灯 （包括冷阴极荧光灯 ［CCFL］） 的两倍，因此降低了提供给定的光输出量 （以流明/瓦 ［lm/W］ 为单位衡量） 所需的电功率。随着 LED 的进一步发展，其功效或者从电源产生光输出的能力只会继续提高。其次，我们是一个关注环保的世界，而 LED 照明不需要处理、接触和弃置于冷阴极荧光灯 （CCFL） 中常见的有毒水银蒸气。最后，白炽灯泡在使用约 1，000 小时以后常常需要更换，而荧光灯可以持续使用长达 10，000 小时。不过，与 LED 照明可提供超过 10 万小时的寿命相比，这些数字就相形见绌了。

　　在大多数应用中，这种更长的工作寿命使 LED 能永久性地嵌入到最终应用中。这对汽车仪表板、仪表以及信息娱乐系统显示屏的背光照明而言，显然特别重要，由于它们在汽车工作寿命期内将不需要更换，因而常常嵌入在汽车的仪表盘里。此外，LED 的外形比其他灯可小好几个位量级，也更紧凑，因此 LED 屏可以做得极其扁薄，故而只需占用非常少的汽车内部空间。而且，通过红、绿和蓝光 LED 的配置，可以提供无限多种色彩。再者，LED 还能够以远远超出人眼察觉能力的速度进行调光以及接通 / 关断操作，从而可显著改善 LCD 显示器的背光照明，同时提供拥有高对比度比和较高分辨率的图像。

　　进入汽车应用领域所面临的障碍

　　然而，汽车照明系统设计师面临的最大障碍之一是，怎样优化最新一代 LED 具有的所有特色和优势。因为 LED 一般需要一个准确和高效率的电流源和一种调光方法，所以 LED 驱动器 IC 必须设计成能在多种工作条件下满足这些要求。另外，它们的电源解决方案必须非常高效、坚固和可靠，同时还必须非常紧凑和富有成本效益。可以说，就驱动 LED 而言，最苛刻的应用之一将是汽车信息娱乐及仪器 TFT-LCD 的背光照明，因为它们处于严酷的汽车电气环境中，必须适应范围很宽的环境照明条件变化，同时还必须能放入非常有限的狭小空间之中。而且始终不变的是，它们必须具有富吸引力的成本结构。

　　许多新兴汽车设计采用单个屏来为用于驾驶控制的所有显示仪表提供背光照明。通常，仪表盘的 LED 背光照明与信息娱乐系统是共用的，从而形成一种便于阅读的一体型控制面板。同样，包括汽车、火车和飞机在内的诸多交通工具也在面向后方的座位上装有用于为乘客提供电影、视频游戏等娱乐服务的 LCD 显示器。历史上，此类显示器采用 CCFL 背光照明；然而，人们开始越来越多地采用非常扁平的白光 LED 阵列来取代这些相对庞大的灯泡设计，以提供更加精确和可调的背光照明以及更长的使用年限。

　　图 1：上图示出了一种具高亮度 LED 的概念型 LCD 汽车仪表盘背光灯