繁華的城市離不開LED燈的裝飾，相信大家都見過LED，它的身影已經(jīng)出現(xiàn)在了我們的生活的各個地方，也照亮著我們的生活。推動移動電話顯示由單色轉(zhuǎn)換為彩色的一個主要趨勢是拍攝功能的集成。最初這些成像器件的分辨率相當(dāng)有限，同時圖像質(zhì)量也不佳。

但隨著技術(shù)的發(fā)展，分辨率由30萬像素的VGA等級進(jìn)展到100至200萬級像素，并快速朝向300萬像素以上的分辨率級邁進(jìn)。在成像器件、處理器與軟件不斷得到改進(jìn)后，消費者現(xiàn)在希望得到更多的數(shù)碼相機(jī)功能，例如低照明情況下需要的閃光燈，甚至是自動對焦等。在這樣的分辨率下，良好的畫質(zhì)輸出以及圖片與視頻分享變得更加實用，這些更高密度的CMOS成像器件需要從目標(biāo)獲得更多的反射光，因此進(jìn)一步推動了集成閃光功能的需求。

1　LED驅(qū)動設(shè)計的新要求

要將傳統(tǒng)的氙氣閃光燈放置到尺寸相當(dāng)緊湊的手機(jī)內(nèi)對設(shè)計工程師來說極具挑戰(zhàn)性，因為除了粗大的閃光用高壓電容外，還必須加上燈泡以及相關(guān)的變壓器與電子線路，而傳統(tǒng)的閃光燈也不適用于視頻拍攝的用途。慶幸的是，LED制造商已經(jīng)著手通過采用如氮化銦鎵(InGaN)等新材料來提升功率LED的光輸出。

另一方面，半導(dǎo)體制造技術(shù)的創(chuàng)新以及封裝方式的改進(jìn)也提高了能夠產(chǎn)生的流明數(shù)以及光電轉(zhuǎn)換效率。要產(chǎn)生最高的光輸出，這些功率LED可能需要400mA或更高，且脈沖寬度在50到200ms的電流輸出能力。但是對視頻應(yīng)用來說，則需要較小的電流，但時間卻不僅限于單一脈沖。除了尺寸的限制以及人體工學(xué)的考慮外，這些相機(jī)模塊通常會集成在屏幕的后方或上方，以便使用者可以利用LCD作為抓取圖像的取景器，這在折疊式手機(jī)上特別常見。成像器件與鏡頭機(jī)構(gòu)可能還必須能夠旋轉(zhuǎn)，以便手機(jī)可以在視頻會議模式下作為面對面溝通的工具，這在3G網(wǎng)絡(luò)的電話設(shè)計上預(yù)計將更加普遍，因為有足夠的帶寬可以運用在視頻會議上。

在討論這些趨勢時我們可以明顯地看出，屏幕顯示的質(zhì)量與分辨率變得越來越高，同時尺寸也越來越大，特別是具備豐富多媒體功能的手機(jī)，預(yù)計未來將有越來越多的內(nèi)容，如流視頻或廣播視頻、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽與電子郵件、拍照與相片查看，以及游戲和信息獲取服務(wù)等。因此，當(dāng)手機(jī)在沒有通話時屏幕使用將更為頻繁，但是如果手機(jī)的電池續(xù)航能力不夠，這些功能都將受到限制。因此，高效率的系統(tǒng)電源管理，包括屏幕與按鍵的背光電源管理就變得相當(dāng)重要，而諸如相機(jī)閃光燈等以往只有在高端手機(jī)中才能看到的功能也將逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置。

這些也將對白光LED背光驅(qū)動電路的設(shè)計帶來挑戰(zhàn)：更大的屏幕代表了有更多的區(qū)域需要背光，因此必須提升驅(qū)動器件的整體效率;由于空間有限，所以必須在單一封裝中集成更多的功能;由于考慮的不僅是大小，厚度也必須縮減，特別是滑蓋與折疊式造型的產(chǎn)品。

2　驅(qū)動電路方案

手機(jī)中白光LED驅(qū)動電路經(jīng)常使用兩種架構(gòu)：LED以串聯(lián)方式連接的電感升壓轉(zhuǎn)換電路;每顆LED都通過穩(wěn)定的電流源驅(qū)動的電荷泵驅(qū)動器。電感解決方案可以帶來最佳的整體效率，而電荷泵方式由于使用小型陶瓷電容作為能量轉(zhuǎn)換器件，因此體積最小。圖1和圖2分別給出了兩種驅(qū)動架構(gòu)的典型應(yīng)用電路。當(dāng)前，功率LED的效率不斷地得到提高，降低了背光LED的功耗，因此可以用更少的LED提供更高的光輸出。這意味著兩、三年前需要4顆LED提供背光的1.5寸屏幕，現(xiàn)在只需兩顆功耗只有一半的LED就能夠得到相同的性能。

為了滿足這個需求，就需要一顆能夠驅(qū)動兩個LED的新產(chǎn)品，并能以相當(dāng)?shù)偷碾娏髦С制聊槐彻獾牡凸拇龣C(jī)運行。為了解決這個問題，NCP5602/12系列電荷泵LED驅(qū)動器件設(shè)計成可以支持超低電流的ICON模式，同時能夠通過簡單的單線式或傳統(tǒng)的I2C串行總線提供兩顆LED的普通背光功能。除了支持最新的輕薄封裝趨勢外，這些產(chǎn)品也在設(shè)計上采用新的極薄型LLGA微封裝技術(shù)(2×2×0.55mm)來支持超薄應(yīng)用。此外，部分改進(jìn)的LED材料與設(shè)計擁有更低的正向電壓(由3.6V降低到3.1V)，因此對電感解決方案來說，相同的功率可以驅(qū)動更多的LED。而更復(fù)雜的LED驅(qū)動器件，如NCP5604A/B就擁有更多的電壓轉(zhuǎn)換模式選擇，提供更優(yōu)化的功率轉(zhuǎn)換，同時集成電流源的功率耗損也更低，在手機(jī)電源所使用的鋰離子電池的大部分工作時間內(nèi)達(dá)到85%的轉(zhuǎn)換效率(PLED/Pin)。

LED閃光燈已經(jīng)成為照相手機(jī)必備的配置，安森美開發(fā)出的NCP5608多重模式電荷泵LED驅(qū)動器，能夠驅(qū)動4顆LED用于主屏幕與子屏幕的背光，以及可以提供用于驅(qū)動1W功率LED的高達(dá)400mA的高電流輸出。這些功能在設(shè)計上共用一個高效率的電荷泵轉(zhuǎn)換電路，以便將外接電容的數(shù)目降到最低。

由于空間有限，特別是新型超薄直板手機(jī)以及翻蓋手機(jī)，因此這款器件采用4×4×0.75mm的QFN封裝。為了將控制驅(qū)動器所需的連線數(shù)降到最低，該器件采用了兩線I2C數(shù)據(jù)總線作為控制配置接口。在驅(qū)動閃光燈LED上提供有4個專用通道，讓引腳能夠以并聯(lián)方式驅(qū)動一個高功率LED，或用來驅(qū)動數(shù)個以較低電流工作的閃光燈LED。

3　應(yīng)用展望

當(dāng)許多新興的多媒體與數(shù)據(jù)服務(wù)變得越來越普遍，手機(jī)設(shè)計工程師也將持續(xù)面臨需要集成更多功能(例如更大的屏幕、百萬像素成像器件、視頻處理以及應(yīng)用協(xié)處理器等)的挑戰(zhàn)，同時還得滿足移動手機(jī)用戶對待機(jī)與通話時間的要求，以及使用者對更長的視頻播放、游戲與網(wǎng)絡(luò)瀏覽的期望，這些都將需要更長的顯示屏使用時間。幸運的是，高亮度LED效率以及創(chuàng)新性LED驅(qū)動器件的改進(jìn)將能夠幫助設(shè)計工程師滿足這些需求，同時還能符合消費者對重量與尺寸的期望。

事實上，背光不僅可以應(yīng)用在屏幕與按鍵上，彩色RGB(紅綠藍(lán))LED還可根據(jù)音樂、來電鈴聲等提供一些好玩的效果以及個性化設(shè)定，例如通過最新的來電識別功能，利用RGBLED在視覺上提示用戶是誰打進(jìn)電話。我們可以發(fā)現(xiàn)，LED已經(jīng)由簡單的背光功能演變成更多的功能。在按鍵上已經(jīng)開始加入邊緣發(fā)光器件來協(xié)助按鍵背光的平均分配，同時還能降低手機(jī)的整體厚度以及產(chǎn)生背光所需的LED數(shù)量。

未來，利用LED提供照明將在手機(jī)以及其他數(shù)字消費電子產(chǎn)品上可以看到更多的創(chuàng)新型應(yīng)用。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設(shè)計出更加符合生活所需的產(chǎn)品。