LED背光渗透加快

相对于CCFL，LED背光技术有诸多的优点，如更好的亮度均匀性、更鲜艳的色彩、更长的寿命、在屏幕轻薄程度以及耗电量上也有很大的优势，并且随着全球环保呼声日益高涨，RoHS法规的越发普及，LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可，所以，近几年来LED已在手机、MP3、MP4、PMP、DSC(数码相机)、PDA、GPS、PND、游戏机、学习机、笔记本电脑等消费电子显示屏的背光应用得到普及，并已取代了CCFL LCD。

根据台湾研调单位拓墣产业研究所的预估：除新兴应用外，小尺寸LED背光在手机与消费电子产品渗透率更已逼近100%，各种需求相加，LED产值持续上升。而且随着LED产值增加，LED驱动IC的需求亦水涨船高，预计2010年全球LED驱动IC市场规模将扩大至37亿颗左右。iSuppli预计到2013年LED背光技术的渗透率将由2009年的3%，增加到39%。

以笔记本应用为例，在笔记本电脑等更大尺寸产品的液晶屏中，采用LED背光也已成为一种趋势，因为它不但可以使屏幕的厚度减半(从9mm降到4.5mm)，重量减轻26%，而且还可以节省50%的耗电，其唯一的不足是目前成本比CCFL高，不过因能减轻重量和节电预计用户还是可以接受的。市场研究机构Display Search调查指出：LED背光源在笔记本电脑市场的应用已持续多年，市场渗透率已相当高，2009年已达61%，2010年将达84%，2012年笔记本电脑将停止使用CCFL做为背光源。

从上述数据可以看出，LED背光技术应用于消费电子已经有很长一段时间，而且市场渗透率也越来越高，LED背光驱动产品和方案相对成熟，许多驱动厂商都深耕这一领域，竞争相对激烈。不过，便携式产品市场广阔，并且每年都保持着平稳的发展，一直是业界瞩目的市场之一，相信随着它的不断更新换代，未来这一市场领域将会发展的更快更好。

消费电子发展喜人 

有数据显示，仅中国消费电子市场就以每年12%的速度增长，市场总额在2010年将达到1250亿美元。iSuppli公司预测2010年笔记本电脑将实现强劲的两位数增长，2010年全球笔记本电脑出货量将达到2.095亿台，比2009年的1.669亿部劲增25.5%；中国市场方面，由于第二季度全球对笔记本电脑的需求强劲，中国5月笔记本电脑出口量创下纪录高位，几乎是2009年5月的两倍。中国ODM和OEM厂商在5月出口了1420万台笔记本电脑，比去年同期的720万台增长了96%，比今年4月的1290万台增长了10.2%。

手机市场一直是兵家必争之地，经历了金融危机，全球每个主要市场在2008到2009年间的收入增长都明显趋缓，独立分析机构Ovum预计，手机市场高增长的时代就要结束了，预计全球手机市场的收入要到2015年才会达到1万亿美元的规模。不过，瘦死的骆驼比马大，全球行动市场数据收入有望在2015年达到3929亿美元的规模，2009到2015年之间的年复合增长率(CAGR)为11%，在未来五年内全球手机用户数量将增长到74亿，这一增速甚至远远超过了手机销售收入的增速。中国市场方面，根据易观智库Enfodesk近期数据显示，中国移动终端市场2010年第2季度国内手机销售总量达5916.1万部（不计黑手机和水货手机），环比增长7.5%。

近年来，由于苹果iPad平板电脑的横空出世，平板电脑颇受消费者的青睐，分析师预计苹果iPad平板电脑的销量今年有望达到1100万至1200万台，明年有望达到2000万台。三星、戴尔和其他公司也都争相推出了各自的平板电脑。根据调查结果，2010年全球平板电脑将达到1250万台的销量，目前可能会超过这个数字，市场调研机构DisplaySearch估计，2010年底，平板电脑的市场规模将达到35亿美元。在两年以后将会超过上网本销售量，并按保守估计，2015年将会达到6600万台销量，不排除在2015年接近于笔记本销量。

亚马逊的Kindle和索尼的Reader越来越受欢迎，刺激中国厂商和内容提供商纷纷杀入国内电子书市场，预计今年电子书将成为中国市场上的畅销产品。据iSuppli公司，2010年中国市场的电子书出货量将达到360万个，比2009年的210万大增70.7%，预计到2014年，中国市场的电子书出货量将达到1760万个。

低功耗和高品质成发展趋势

相对来说，LED背光技术在消费电子的应用是比较成熟的，不过随着消费者对系统低功耗和高画质等要求越高，这也对LED驱动方案提出更高要求。比如，现在大部分的消费电子手机等消费电子来观看高分辨率的相片、影片，而且上网浏览的时间亦越来越长。

对此，飞兆半导体移动、计算、消费和通信市场推广和应用总监马春奇认为，由于用户经常使用LCD显示器浏览网站、图片和视频内容，LED背光照明解决方案必需具有低功耗。他表示：“飞兆半导体一正在研究降低显示器在使用时耗电量的创新方法和技术。飞兆半导体LED背光照明产品的目标是从手机到MP3播放器和MID/平板电脑的超便携电子产品市场，飞兆产品不仅具有高性能和极小的外形尺寸，还能够减小整体解决方案尺寸，同时保持高可靠性水平。”

飞兆半导体移动、计算、消费和通信市场推广和应用总监马春奇
“由于用户经常使用LCD显示器浏览网站、图片和视频内容，LED背光照明解决方案必需具有低功耗。飞兆半导体一正在研究降低显示器在使用时耗电量的创新方法和技术。”

EXAR电源和接口产品线技术专家与现场工程师(南中国区) 林俊明也表示了相同观点：“这就要求驱动电路有更高的效率和更小的损耗。EXAR的LED驱动电路参考电压低至0.2V，极大减少恒流电路的损耗，并且EXAR的驱动IC把工作耗电和静态耗电都做到最小。”至于高分辨率和高清晰度，林俊明补充说：“现在车载LCD屏的调光等级都到了256级以上，EXAR的驱动具有I2C设置，PWM控制和模拟量配置多种调光功能，满足多级调光的需求。并且EXAR在恒流精度上也力求做到最好，特别是多个channel时通道之间恒流的误差都控制在3%以内。”据了解，EXAR的背光驱动主要应用于手机LCD屏，具有高效率的开关工作方式，也有性价比比较高的线性驱动方式。EXAR的背光驱动IC都具有静态电流小，恒流精度高的特点。

上海南麟电子有限公司市场总监吴国平则认为：“高分辨率要求背光LED驱动IC输出电流具有很好的一致性，客户要求使用的时间越长，对IC的转换效率就越高，同时具备简单方便的调光功能。我们的产品在设计时已经考虑过这些问题，在电路设计时确保每路输出的一致性能达到1%以内，在电路系统结构上采用高效率的解决方案来提供给客户更长的使用时间。”

上海南麟电子有限公司市场总监吴国平
“高分辨率要求背光LED驱动IC输出电流具有很好的一致性，客户要求使用的时间越长，对IC的转换效率就越高，同时具备简单方便的调光功能。”

安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄认为：“要在便携产品上观看高分辨率的相片、影片或是上网浏览，并获得良好的用户体验，需要采用较大尺寸的LCD屏幕，进而需要更多数量的LED来提供背光。鉴于驱动更多数量的LED可能需要消耗更高的功率，诸如安森美半导体NCP5021和NCP5890这样的新颖驱动器集成了环境光感测功能，能够基于模拟环境光传感器的输入自动调节背光电流，使得屏幕亮度与环境光相匹配，并节省电池电量，延长电池使用时间。”另外，郑兆雄表示，便携设备若要产生亮度线性增加的背光，驱动电流需要以指数形式增加。诸如安森美半导体NCP5623这样的高能效LED驱动器带有I2C接口，内置渐进调光功能，自动产生淡入或淡出的效果，帮助节省处理器的实时资源，同时提供高达94%的峰值能效和低于1微安的待机电流，将便携设备电池工作时间延至最长。对典型应用而言，该器件除了具备极小型IC封装的优势之外，兼具仅需4个无源元件就能工作的特点。该器件还具备短路和过压保护功能，在LED失效时保护系统。

安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄
“要在便携产品上观看高分辨率的相片、影片或是上网浏览，并获得良好的用户体验，需要采用较大尺寸的LCD屏幕，进而需要更多数量的LED来提供背光。”

启攀微电子（上海）有限公司电源类产品项目经理吴珂表示，在手持设备上，LED背光通常占整个设备功耗50%以上。而各种架构，如恒流源，BOOST结构可以实现高达95%的电能转换效率。在LED光效没有显著提升的前提下，想进一步延长设备使用时间只能控制LED电流。针对不同外部环境，LED背光亮度应该不同，分的级数越多越好。我们的一线脉冲调光技术对LED电流做对数调整，通过对LED的电流的对数可调，人眼感知LED的亮度呈线性变化。

上表是启攀微的16步对数调光每档对应的电流，针对一个20mA的WLED，10mA对应的流明是20mA的一半，但是人眼感觉到亮度减半时对应的电流在4～6mA而不是10mA电流，如果采用对电流做线性调光的产品，那么半亮以下的档位将变的极少。事实上消费者大多在室内或夜间使用手持设备，极少时间在强日光下使用（日光下看着暗淡的略有反光的屏幕并不是很好的体验，更不用说长时间盯着屏幕），如果消费者在亮度上尤其是半亮以下有更多的调光档位，功耗就能减小很多。选择更科学的调光方式可以很好的延长使用时间。

白光LED和新锂离子电池带来的挑战

未来，白光LED和新的锂离子电池将会更多的应用到消费电子中，业界有人认为这将会影响背光驱动电路的设计。安森美郑兆雄解释说，新的锂离子电池技术将会使电池的电压范围更宽，白光LED的正向电压也会下降至最低(如2.9 V)，在这种情况下，要高效地驱动白光LED，就需要采用升压-降压LED驱动器。安森美半导体运用在高能效电源领域的优势，提供各种相应的LED驱动器方案，更好地满足客户需求。EXAR林俊明则表示：“这在一般背光应用上最主要的挑战是成本控制。至于真正需要白光背光的，那需要多个通道的RGB来混合，EXAR的XRP7620就是此类的驱动。”

飞兆马春奇认为，新的锂离子电池技术具有较低的电压，这意味着任何功率管理IC在其设计中均要考虑这个因素。由于便携设备在关断前具有较低的电压，必需设计IC电路以配合较低的输入电压。飞兆半导体已经开发了这样的技术，其新产品能够与低压锂离子电池共享，并于2010年发布数款产品投入生产。示例之一是FAN5702，该器件是基于充电泵的高集成度、可配置多LED驱动器，能够驱动多达6个并行LED，总体输出电流为180mA。经调节的内部电流吸收为所有LED提供了出色的电流和亮度匹配。FAN5702具有I2C接口，允许用户以2，1，1，1，1默认组别来独立地控制亮度，最多具有5个独立的照明通道。

南麟吴国平介绍说：“我理解的全新锂电池是磷酸铁锂。这种电池的最高电压较我们现在常用的聚合物锂电池偏低。随着白光LED正向电压的降低，升压、升降压类白光驱动将会迎来机会。这些对我们来讲已经不是问题了，而是机遇。我们对此早就在关注，并作了充足的准备。”
”
启攀微吴珂说：“毫无疑问，更高密度的电池技术和更高光效的LED都能让设备有更长的使用时间和更丰富的体验。但是基本架构并不会有多少创新，更低的工作电压可能推动模拟设计采用更低的线宽，而我们已经在导入更低线宽的工艺。”

启攀微电子（上海）有限公司电源类产品项目经理吴珂
“毫无疑问，更高密度的电池技术和更高光效的LED都能让设备有更长的使用时间和更丰富的体验。但是基本架构并不会有多少创新，更低的工作电压可能推动模拟设计采用更低的线宽，而我们已经在导入更低线宽的工艺。”

上海芯龙市场总监杜岩表示：“全新锂离子电池技术和更低正向电压的白光LED只会补充和完善现有的驱动方案，我公司现有的驱动产品和后续规划的产品全部考虑到新技术的发展，新技术的发展对我公司的产品做了相应的完善和发展。”

PWM调光最被看好

可调光性是LED另一大优势，未来消费电子会更多地采用可调光LED背光源，以实现更好的用户体验。因为LED是电流型器件，需要专用的驱动IC，它的亮度与流过的电流成正比，背光照明LED的亮度控制可经由脉冲宽度调变(PWM)或恒流控制来实现。至于采用何种方式，EXAR林俊明认为需要视产品的定位而定，“一般的调光都只会选用其中的一种来实现。至于需要多级调光的，其实目前的设计是多种控制方式一起用。EXAR在恒流设置这一块已经采用了I2C接口，可以低到0.5mA每步。”

EXAR电源和接口产品线技术专家与现场工程师(南中国区) 林俊明
“至于采用何种方式需要视产品的定位而定，一般的调光都只会选用其中的一种来实现。至于需要多级调光的，其实目前的设计是多种控制方式一起用。”

安森美郑兆雄认为不同的调光方式各有其特点。“如PWM调光只需要提供不同宽度的数字宽冲，即可简单地改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。但这种调光方式容易使得白光LED驱动电路产生可听的噪声，故在设计时要避免使用20 kHz以下的频率。其它的调光方式还包括模拟调光和数字调光(I2C、单线等)，模拟调光通过改变串联电阻的电阻值来调节LED电流进而改变亮度，能够避免在调光时产生可听噪声，但模拟调光时LED驱动器始终处于工作模式，且驱动器的转换能效会随着输出电流的下降而急速下降，故模拟调光会增加系统能耗。数字调光使得设计者只需要根据具体的通信协定，给驱动器一串数字信号就中以使白光LED的亮度发生变化。不同的应用需要采用不同的调光方式。”据其介绍，安森美半导体提供PWM及数字调光的LED驱动方案，如采用PWM调光的有CAT3606、CAT3604、CAT3604V、NCP5604A/B、NCP5603、CAT3200、CAT3200-5、NCP5050、NCP5010和NCP5005等，采用单线式数字调光的有CAT3616、CAT3636和CAT3637等，采用I2C数字调光的有CAT3626、NCP5623和NCP5602等。

不过，飞兆马春奇则明确表示：“目前这两种LED调光技术均在便携设计中广泛使用，未来数年将继续如此。PWM调光技术具有一项超越恒流调光技术的优势，因其能够保持所调节的白光LED的色度。恒流调光是非常简单的实施方案，处理器发送数字脉冲以设置至LED驱动器的合适的电流水平。”

上海芯龙杜岩也非常看好PWM调光，他说：“根据LED的特性，当然是脉冲宽度调变(PWM)的应用前景更为广阔。脉冲宽度调变(PWM)真正的实现了流过LED的电流始终要恒定；而恒流控制需要变化流过LED的电流，会影响LED的发光性能。”

南麟吴国平则有不同看法：“我理解的PWM调节是要通过其他辅助IC来实现恒流调节，比如运放等。否则PWM信号给出的恒流是定性的，不能提供定量的恒流。通常我们的LED驱动都是恒流输出的，因为LED的特性决定了恒流效果最好。PWM可以作为恒流模式的一种补充！比如屏的背光亮度调节，就可以通过PWM信号给到恒流LED驱动IC，输出电流跟PWM信号的占空比成正比。”

消费电子LED背光发展趋势

飞兆马春奇认为，从设计、效率和视觉效果的角度来看，随着较大LCD显示器的面世，对于为更多串行白光LED供电的LED驱动器的需求增加了，以便提供尽可能好的性能。飞兆半导体所关注的技术研发领域将为便携产品带来下一次技术突破。

南麟吴国平表示：“便携式产品随着屏的增大，LED数量也越来越多，完全的串联和并联都不是很好的解决方案，因此串并混合是后续LED背光的主流。考虑到采用PWM控制需要MCU一直工作，会带来系统功耗，我觉得将来LED驱动IC的调光模式存在改进的机会，比如采用一线式指令来调光，客户只需要发一个指令，LED就会得到客户需要的亮度直到下一指令到来，这样可以节省MCU资源，降低系统功耗。对单纯的LED背光产品来讲，我司的研发已经结束了，因为我们能够提供100个LED的背光IC和方案，后续我司的研发重点是PMU，将LED背光作为PMU的一个基本单元。”

上海芯龙杜岩认为：“消费电子LED背光技术的发展趋势还有以高效、节能、长寿为出发点，真正的发挥出LED的特性。上海芯龙充分利用自身产品高电压、大电流、高效率的优势，开发和规划了一系列驱动能力较强的产品，在高电压、大电流、多数量的串并结合方式驱动的产品，并取得的成功。”

上海芯龙市场总监杜岩
“消费电子LED背光技术的发展趋势还有以高效、节能、长寿为出发点，真正的发挥出LED的特性。”

而安森美郑兆雄认为，便携设备LED背光将趋向进一步提高能效、降低能耗、提高集成度，以及支持更新的显示技术等。他解释说，例如，一般而言，电感型方案能效最佳，而电荷泵方案占用的电路板面积和高度极小，但其能效受到可用的升压比例数量的限制。常见的电荷泵型LED驱动方案提供1x、1.5x和2x等三种模式(即升压倍率)。随着电池电量的消耗，电荷泵型驱动器需要逐渐提高升压比例，较大的升压倍率可达导致无谓地消耗更多的电能。有利的是，像安森美半导体CAT3648这样的拥有专利的高能效四模自适应分数型LED驱动器能以25 mA电流驱动多达4颗LED，能效高达92%；此器件在常见的1x、1.5x和2x模式之外，提供1.33x升压倍率，与只提供三种模式的大多数电荷泵型驱动器相比，能效高出10%，且无需额外电容，将电荷泵型驱动器的性能提升至新的水平。

此外，郑兆雄还透漏，除了 LCD，有机发光二极管(OLED)这种新兴显示技术近年来也开始应用在便携设备中。新的有源矩阵OLED(AMOLED)技术则没有显示尺寸方面的限制，它比LCD 具有多项重要优势，如宽广的视角、高对比度、极快的响应时间和纤薄的厚度，这得益于它消除了背光的需要。AMOLED 面板被用于手机的主显示屏及MP3 播放器等。安森美半导体在市场上率先推出了专用的有源矩阵(AMOLED)面板稳压电源IC—NCP5810D。NCP5810D 双输出直流-直流转换器在1.75 MHz 振荡器频率下整个电源能效高达83%。它具有极佳的线路瞬态抑制能力，在25 mA 电流时线路瞬态电压为5 mV。为了适应AMOLED 显示屏纤薄的外形，该转换器可转换至1.75MHz 的高频，可使用体积较小的电感器和陶瓷输出电容器。其0.55 mm 厚的超薄封装，使NCP5810D 适用于最薄的便携式产品设计中。