手持通信设备的光源驱动设计(图)

上海交通大学微电子学院 熊耀莹

通信手持设备光源的应用主要体现在键盘灯、液晶屏幕背光和特殊照明三个方面，主要的发光器件是半导体发光二极管(LED)，驱动芯片设计技术有低压差(LDO)稳压器、可调节(REGULATOR)稳压电源、电荷泵(Charge Pump)电源和超级电容(Super CAPACITOR)电源等不同形式。

半导体发光二极管(LED)是具有体积小、省电、长寿命和可靠性高的特点，被广泛应用在通信手持设备中的屏幕显示和信息传递提示。目前，LED正向高亮度、全彩色化、高性能、低成本的方面发展。

在手持设备光源的三大模块中，键盘灯的应用方式相对固定，通常会使用4～10个LED，均用串联电阻的方式来限流，总体耗电相对较少。随着工作电压的不同，LED在颜色方面也经历几种变化，最早期LED发出的是黄绿色背光，芯片的驱动电压一般2.5V左右，而且黄绿色LED的GaP:N(LED的掺氮外延晶片)晶片的发光效率最高，发光带主峰在黄绿色591nm相对应的高强度。后来又出现了具有量子阱结构的高亮度InGaN产品，使LED可以发出绿色、蓝色、红色和紫色粉红等混合色，这也就是所谓“炫彩”手机所采用的光源。这类LED的驱动电压要高一些，通常在 3.8～4.1V之间，如果LED的数量相同，这些颜色灯比黄绿色灯的功耗要高一些。现在大多数的键盘灯都采用高亮度的白色LED，也有些出于成本的考虑使用较便宜的黄绿色LED。

手持设备中的屏幕背光是一个不可或缺的功能，由于屏幕本身有黑白屏幕和彩色屏幕之分，所以对光源的要求也不尽相同。用于黑白屏的LED完全可以和键盘灯拥有相同的电源驱动和颜色，但是对尺寸稍大的黑白屏幕而言，采用高亮度的LED从侧面给与光源，就会在屏幕上出现严重的光分布不均匀现象，因此人们又开发出了“电场致发光”(EL：Electro Luminescence)背光，它的原理主要是通过在透明的有机底板或线形构造物体面涂上发光材料，两极接上交流电压而产生交流电场，当达到一定的临界值，被电场激发的电子碰撞发光层，导致电子能极的跳跃、变化、复合而发射出高效率冷光的一种物理现象。在实际应用中发现，EL发光柔和、均匀、不发热、耗电省，且厚度薄、重量轻、携带方便，但是价格昂贵。

当LCD出现彩色屏幕以后，对光源主要需求是白光，这是由彩色LCD屏幕的光学结构决定的，原因是要形成最终看到的图像必须借助偏光片使白光均匀分布并定向发射以后，再