Яркость модулей светодиодной подсветки не уступает яркости люминесцентных ламп с холодным катодом, долговечность светодиодов значительно выше, обеспечивается более широкая цветовая гамма и насыщенность цвета LCD-монитора за счет более эффективного согласования спектральных характеристик цветных фильтров и спектров излучения цветных светодиодов, а также благодаря уникальной конструкции модуля подсветки.
Подсветка люминесцентной лампой с холодным катодом считалась самой экономичной, но с появлением сверхъярких светодиодов эффективность CCFL уже не кажется очевидной. В настоящее время в дисплеях многих производителей все чаще стала использоваться светодиодная подсветка белого свечения. OLED или Organic Light Emitting Diode (органический светодиод) – одна из самых перспективных разработок, которая уже активно используется для создания подсветки LCD-панелей и других целей. На промышленный уровень использования технологий светодиодной подсветки в LCD-мониторах сначала вышла обычная светодиодная подсветка. LED-элементы потребляют очень мало электроэнергии. Равномерная яркость и цветовое смешение достигаются благодаря патентованной конструкции светорассеивающих линз светодиодов. Специальная форма линзы обеспечивает распространение светового потока от кристалла светодиода в горизонтальной плоскости. Пространство над светодиодами блокируется специальным диффузным фильтром. За счет многократного прохождения и отражения от боковых стенок «коробки» модуля обеспечивается равномерное перемешивание цветов и достигается равномерность яркости подсветки.
Светодиодная подсветка имеет значительно меньший уровень электромагнитного излучения, использование светодиодной подсветки более экологично и уменьшается утомляемость операторов при работе с такими мониторами.
«Зажечь» светодиод несложно - достаточно подключить его в прямом включении через ограничивающий резистор к источнику питания, но этот способ крайне неэкономичен, так как на ограничивающем резисторе создается большое падение напряжения, а значит, и большие потери (кроме того, ток через светодиод и яркость его свечения при подобном включении будут крайне нестабильны). Для повышения КПД и стабильности свечения светодиодов используются драйверы на специализированных микросхемах.
Микросхемы драйверов для питания сверхъярких светодиодов используются в устройствах разной сложности: светодиодные фонари, мобильные телефоны, цифровые фотоаппараты, LCD-дисплеи компьютеров и т.д.
Схемы светодиодной подсветки LCD-дисплеев являются одним из самых распространенных применений светодиодов. Драйверы для устройств с автономным питанием имеют, как правило, высокий КПД (более 90%). Они являются регулируемыми импульсными повышающими или повышающе-понижающими DC/DC-преобразователями (реже можно встретить так называемые емкостные драйверы со схемой вольтодобавки и индуктивные драйверы - достоинствами этих драйверов являются их простота и низкая себестоимость).
В DC/DC-преобразователях обычно применяется стабилизация выходного тока (то есть тока светодиодов), что обеспечивает стабильную яркость свечения светодиодов (гораздо реже для этих целей используется стабилизация напряжения на светодиодах).
В качестве повышающе-понижающих DC/DC-преобразователей в драйверах также применяют также индуктивные преобразователи SEPIC-архитектуры (Single-ended primary-inductor converter — одновыводной первичный преобразователь на индуктивности), которые обеспечивают несколько больший выходной ток и КПД, чем у преобразователей со схемой вольтодобавки. Повышающие преобразователи нашли свое основное применение в устройствах с низковольтными источниками питания (они имеют высокий КПД и большой выходной ток при остальных средних показателях).
Повышающий преобразователь и преобразователь типа SEPIC. Типичным представителем этой группы является микросхема МР1517. Ее рекомендуют использовать не только как повышающий DC/DC-преобразователь, но и как преобразователь типа SEPIC. Напряжение питания этой микросхемы лежит в пределах 2,6...25 В. Она изготавливается в корпусе QFN16 размером 4x4 мм. Типовая схема включения МР1517 приведена в на рис. 1.
Рис. 1.
Эта схема отличается от предыдущих только тем, что для стабилизации тока светодиодов используется датчик тока одной последовательной цепи светодиодов из трех.
Схема DC/DC-преобразователя типа SEPIC на МР1517 показана на рис. 2. Особенностью преобразователя SEPIC является то, что напряжение на его выходе может быть как больше, так и меньше входного, что обеспечивается наличием разделительного конденсатора С8. Схема показанная на рис. 2 вырабатывает напряжение 3,3В на выходе при изменении входного напряжения от 3 до 4,2 В. Любой преобразователь типа SEPIC собирается на основе импульсного повышающего преобразователя. Кроме того, этот повышающий преобразователь (на L1, D2) используется для питания и самой микросхемы МР1517.
Рис. 2.
В устойчивом режиме преобразователь SEPIC на МР1517 работает следующим образом. Допустим, в результате предыдущей работы к моменту отпирания внутреннего ключа МС на полевом транзисторе, конденсатор С8 будет заряжен ("+" — слева на рис. 2,"-" — справа).
При открывании этого ключа, С8 будет разряжаться через дроссель L2, в котором будет накапливаться энергия в виде изменяющегося магнитного поля. Кроме того, магнитную энергию будет накапливать и дроссель L1, по которому будет протекать нарастающий ток от источника питания через этот же внутренний ключ микросхемы.
При запирании ключа в дросселе L1 возникает ЭДС («+» - справа, «-» - слева), которая складывается с напряжением источника питания и заряжает С8 («+» - слева, «-» - справа) через D1 и конденсатор С2. Помимо этого, в L2 возникает ЭДС («+» - вверху, «-» - внизу), заряжающая С2 через D1. При следующем отпирании внутреннего ключа микросхемы процесс повторится.
Величина напряжения на выходе преобразователя (на С2) зависит в первую очередь от скважности импульсов управления ключом и от тока нагрузки. Резисторы R1-R2 - это делитель напряжения обратной связи, которая обеспечивает стабилизацию выходного напряжения, С6 - конденсатор фильтра напряжения ошибки. С5 - развязывающий резистор, а С4 - конденсатор схемы «мягкого» старта.
Версия сайта для слабовидящих