LED照明的成長推動力

背景

到 2015 年，高亮度 (HB) LED 的市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到 202 億美元，自 2012年算起的年復(fù)合增長率 (CAGR) 將達(dá)到 30.6% (數(shù)據(jù)來源：Strategies Unlimited)。驅(qū)動這種顯著增長的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一是用于為薄膜晶體管 (TFT) 液晶顯示器 (LCD) 提供背光照明的 LED。應(yīng)用包括從高清晰度 (HD) TV 和便攜式平板個人電腦到汽車顯示器以及五花八門的手持式通信設(shè)備。不過，為了保持這種令人印象深刻的增長率，LED 不僅必須提供更高的可靠性、更低的功耗和更緊湊的外形尺寸，還必須在對比度比和色彩準(zhǔn)確度方面做出改進(jìn)。此外，在汽車、航空電子設(shè)備和船舶顯示器中，所有這些改進(jìn)都必須進(jìn)行優(yōu)化，同時還要承受從陽光燦爛到無月之夜的各種環(huán)境照明條件。

這些 TFT-LCD 應(yīng)用包括信息娛樂系統(tǒng)、儀表板及眾多的儀器顯示屏。當(dāng)然，當(dāng)采用 LED 來為這些顯示器提供背光照明時，為了在各種各樣的照明條件下優(yōu)化顯示器的清晰度，將會產(chǎn)生一些獨(dú)特的 LED 驅(qū)動器 IC 設(shè)計難題。它要求 LED 驅(qū)動器提供非常寬的調(diào)光比范圍和高效轉(zhuǎn)換，同時還要承受相對苛刻的汽車電氣及物理環(huán)境的考驗。不言而喻，此類解決方案必須提供非常扁平和緊湊的占板面積，同時還要提高總體成本效益。

除此之外，據(jù) LED 業(yè)內(nèi)人士透露：“驚人的增長出現(xiàn)在面向商業(yè)用途的高亮度 LED 照明系統(tǒng)中;這是因為在大多數(shù)消費(fèi)者的眼里，LED 照明對于家用而言仍然太過昂貴。憑借其長期優(yōu)勢、節(jié)能和環(huán)保特性、及相關(guān)的減稅政策優(yōu)惠，商業(yè)領(lǐng)域中的 LED 照明使用量將會有大幅度的增長，例如：停車場、辦公區(qū)、工廠廠房和倉庫。LED 燈不僅能取代高壓鈉燈、鹵素?zé)艉桶谉霟襞荩以谀承﹫龊现羞€可替代 CFL 和熒光燈?！?

于是，由于在商用建筑的總用電量中照明一般占到 25% 至 40%，所以商業(yè)應(yīng)用在向 LED 的過渡中居領(lǐng)先地位，這一點(diǎn)絲毫不讓人感到驚訝。因為此類應(yīng)用需要長時間的高強(qiáng)度光，所以節(jié)省電能可在相對較短的時間內(nèi)取得滿意的經(jīng)濟(jì)回報。其次，LED 燈的長壽命大幅度地降低了燈泡的更換成本。這些更換成本不僅包括燈泡本身的價格，而且在某些應(yīng)用 (例如：高棚燈照明) 中實際更換燈泡的人工費(fèi)用也是十分巨大的。反過來，就目前而言面向家庭用途的通用型 LED 照明對于大多數(shù)消費(fèi)者來說仍然過于昂貴。然而，在未來的幾年中，隨著 LED 燈價格的走低和普及率的提高，其在照明市場的住宅區(qū)段也將實現(xiàn)大幅增長。大多數(shù)分析人士預(yù)計：這一市場區(qū)段在 2013 年及以后將加速成長。

是什么因素推動汽車顯示器越來越多地采用 LED 呢?

汽車照明領(lǐng)域這種令人印象深刻的增長潛力是由哪些因素支撐的呢?首先，LED 的發(fā)光效率是白熾燈泡的 10 倍，而且?guī)缀跏菬晒鉄?(包括冷陰極熒光燈 [CCFL]) 的兩倍，因此降低了提供給定的光輸出量 (以流明/瓦 [lm/W] 為單位衡量) 所需的電功率。隨著 LED 的進(jìn)一步發(fā)展，其功效或者從電源產(chǎn)生光輸出的能力只會繼續(xù)提高。其次，我們是一個關(guān)注環(huán)保的世界，而 LED 照明不需要處理、接觸和棄置于冷陰極熒光燈 (CCFL) 中常見的有毒水銀蒸氣。最后，白熾燈泡在使用約 1,000 小時以后常常需要更換，而熒光燈可以持續(xù)使用長達(dá) 10,000 小時。不過，與 LED 照明可提供超過 10 萬小時的壽命相比，這些數(shù)字就相形見絀了。

在大多數(shù)應(yīng)用中，這種更長的工作壽命使 LED 能永久性地嵌入到最終應(yīng)用中。這對汽車儀表板、儀表以及信息娛樂系統(tǒng)顯示屏的背光照明而言，顯然特別重要，由于它們在汽車工作壽命期內(nèi)將不需要更換，因而常常嵌入在汽車的儀表盤里。此外，LED 的外形比其他燈可小好幾個位量級，也更緊湊，因此 LED 屏可以做得極其扁薄，故而只需占用非常少的汽車內(nèi)部空間。而且，通過紅、綠和藍(lán)光 LED 的配置，可以提供無限多種色彩。再者，LED 還能夠以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人眼察覺能力的速度進(jìn)行調(diào)光以及接通 / 關(guān)斷操作，從而可顯著改善 LCD 顯示器的背光照明，同時提供擁有高對比度比和較高分辨率的圖像。

進(jìn)入汽車應(yīng)用領(lǐng)域所面臨的障礙

然而，汽車照明系統(tǒng)設(shè)計師面臨的最大障礙之一是，怎樣優(yōu)化最新一代 LED 具有的所有特色和優(yōu)勢。因為 LED 一般需要一個準(zhǔn)確和高效率的電流源和一種調(diào)光方法，所以 LED 驅(qū)動器 IC 必須設(shè)計成能在多種工作條件下滿足這些要求。另外，它們的電源解決方案必須非常高效、堅固和可靠，同時還必須非常緊湊和富有成本效益?？梢哉f，就驅(qū)動 LED 而言，最苛刻的應(yīng)用之一將是汽車信息娛樂及儀器 TFT-LCD 的背光照明，因為它們處于嚴(yán)酷的汽車電氣環(huán)境中，必須適應(yīng)范圍很寬的環(huán)境照明條件變化，同時還必須能放入非常有限的狹小空間之中。而且始終不變的是，它們必須具有富吸引力的成本結(jié)構(gòu)。

許多新興汽車設(shè)計采用單個屏來為用于駕駛控制的所有顯示儀表提供背光照明。通常，儀表盤的 LED 背光照明與信息娛樂系統(tǒng)是共用的，從而形成一種便于閱讀的一體型控制面板。同樣，包括汽車、火車和飛機(jī)在內(nèi)的諸多交通工具也在面向后方的座位上裝有用于為乘客提供電影、視頻游戲等娛樂服務(wù)的 LCD 顯示器。歷史上，此類顯示器采用 CCFL 背光照明;然而，人們開始越來越多地采用非常扁平的白光 LED 陣列來取代這些相對龐大的燈泡設(shè)計，以提供更加精確和可調(diào)的背光照明以及更長的使用年限。