RGB与白光LED,如何取舍?

两难的选择

当需要为 LCD 平面显示器选择背光照明时，设计者往往面临应采用白光LED或是具备较纯白光的 RGB 光源之两难处境。白光 led 驱动器和 RGB 驱动器是不同的，举例而言，用于在可携式电子设备中的显示器、或通用背光照明应用中驱动低高度 RGB LED 的无电感低噪声 LED 驱动器IC，以及标准白光 LED 驱动器IC具备不同的效能标准，这是因为 RGB LED 与白光 LED 的顺向电压不同，因此需要不同的IC架构。通常RGB LED 驱动器会有一个单线 ON/OFF 接口和 3 个单独的电阻可编程 LED 电流源以控制调光和亮度，此外，其会采用“白光”模式来优化红光、绿光和蓝光 LED 的电流比，如此，在所有 3 个 RGB LED 编程为 ON 时将可获得最佳的白色光。

不同背光照明源的取舍

用来为显示器提供背光照明的冷阴极荧光灯(CCFL)具有有限的色谱，而且色彩不够鲜明。RGB LED 实际上扩展了可见光范围。另外，在美国国家电视系统委员会(NTSC)定义的颜色中，CCFL 能显示出约 80%，而 RGB 则可显示出的 NTSC 色谱多达 110%，因此在显示屏上能更准确显示图像的原貌。采用 3 个单色光源，如红色、绿色和蓝色(RGB)激光，将获得可能实现的最广色谱。

另一方面，白光 LED 背光照明非常适用于掌上型和行动显示器，因为白光 LED 外形尺寸小、简单易驱动、对机械应力不那么敏感、且与 CCFL 比较时，预期寿命长两倍。不过，白光 LED 在色谱方面与 CCFL 有同样的缺点，因为白光 LED 等于宽带光源。白光 LED 是蓝光二极管覆盖荧光粉形成的，它把部分蓝光转变成黄光，组合形成的光谱被视作白光。

与单色光源相比，RGB LED 以较低的成本提供了接近窄频的色谱。RGB LED 不仅改善了色谱，而且还提高了效率，因为 RGB LED 只按照所需要的红光、绿光和蓝光发射光能。相对而言，宽带光源 (如白光 LED 和 CCFL) 发出了较多不需要颜色的光，其降低了色谱的纯度，因此降低了效率。既然不同颜色的 RGB LED 可以单独驱动，那么 RGB LED 的白光点或色温就可以校正，而 CCFL 和白光 LED 的白光点都是固定的。

RGB 与白光 LED 的成本比较

选择 RGB 或白光 LED 作为背光照明源，可能都满足特定的最终产品需求。但是由于 RGB LED 较宽的色谱能使画质提升至最高，因此使用 RGB LED 而舍白光 LED 是有道理的，因为消费者在决定购买哪种型号的 LCD TV 时，可能会因为色彩鲜明而愿意多付钱。不过，使用 RGB LED 时，方案尺寸更大、更复杂且更加昂贵。然而，如果在采用较宽色谱却不允许产品提高价格的应用中，透过白光 LED 解决方案作为背光照明源则是一种可接受的选择。

调光考虑

传统上，LED 调光是以 DC 信号或滤波 PWM 信号调节流经 LED 的顺向电流来达成的。降低 LED 电流可调节 LED 光输出密度。不过，顺向电流的变化会导致 LED 发光颜色的变化，因为 LED 的色度随电流而变。汽车和 LCD TV 背光照明等多种应用不容许 LED 的发光颜色有任何偏差。由于周围环境光线变化不同以及人类肉眼能够感知光强的微小变化，因此在这些应用中需要宽调光范围。用 PWM 信号控制 LED 的光强，可以不改变发光颜色而实现 LED 调光。

“True Color PWMTM 调光” 通过 PWM 信号调节 LED 亮度。它实质上是以 PWM 频率用满电流接通和断开 LED。请参见图 1。人类肉眼的限制为每秒 60 个信框。通过提高 PWM 频率 (例如提高到 80Hz ～ 100Hz) ，人眼就感觉脉冲光源是连续接通的。另外，通过调变工作周期(“接通时间”的长度)，可以控制 LED 的光强。采用这种方法时，LED 的发光颜色保持不变，因为 LED 的电流值或者为零，或者为恒定值。很多 LCD TV 设计者都要求高达3,000:1的调光比，以适应环境光线的宽范围变化。

实用的驱动器解决方案

RGB LED 驱动器的一个实例，是凌力尔特的 LT3476 四组 LED 驱动器。LT3476 的每个信道都可以驱动多达 8 颗 1A 并联的 LED (红、绿、蓝或白)，LT3476 可实现驱动多达 32 颗的 1A LED，而效率可高达 96%。4 个通道的每一个都可以各自的 True Color PWM 信号独立工作，实现了高达 1,000:1 的独立调光比。定频、电流模式架构在宽广电源电压和输出电压范围内实现了稳定操作。使用者将能够用频率调节针脚在 200kHz ～ 2MHz 的频率范围内设定频率以最佳化效率，同时最大限度地减小外部组件尺寸。其散热强化型 5mm x 7mm QFN 封装可为 100W LED 应用形成接脚占位非常精小的解决方案，这类应用在大型 LCD TV 中是常见的。

LT3476 在 LED 的高压端感测输出电流，实现降压、升降压或升压配置。使用者透过一外部感测电阻，便可设定每个通道的输出电流范围。4 个独立驱动器信道的每一个都有内部 1.5A、36V NPN 开关。其它特点包括 LED 开路保护和热限制。

另一个实例为凌力尔特的 LTC3212，这是一个无电感低噪声 LED 驱动器IC，在可携式电子设备显示器和照明应用中可驱动低高度 RGB LED。RGB LED 的顺向电压与白光 LED 不同，因此需要不同的IC架构。LTC3212 具有 2.7V ～ 5.5V 的宽广输入电压范围，能够以每个 LED 高达 25mA 的电流驱动 3 颗 LED，为单颗锂离子/聚合物电池应用而最佳化。LTC3212 采用单线 ON/OFF 接口和 3 个独立的电阻可编程 LED 电流源控制调光和亮度，实现了简单性和弹性。白光模式可将红光、绿光和蓝光 LED 的电流比达到最佳化，在所有 3 个 RGB LED 都设定为 ON 时，提供了最佳白色光。备用模式的静态电流仅为 400uA，更将电池续航力达到最高。

LTC3212 的多模充电帮浦具有低噪声、定频操作模式，能将涟波减至最低，同时该组件的自动模式切换更使频率达到最佳化。LTC3212 在 1x 模式供电，在任一 LED 上感测到压降时，该组件以倍压器(2x)模式启动充电帮浦。内部软启动电路可防止浪涌电流，再加上关机断开、短路保护和热关机等功能，为该IC和 LED 提供了额外的操作安全保障。典型应用包括蜂巢式电话和媒体播放器显示器、按键照明、RGB 和白光 LED 背光照明等。

LTC3212 采用低高度 12 接脚 DFN(2mm x 3mm x 0.75mm)封装。该组件仅需 3 个小型电容和 1 至 3 个设定电阻，便能形成一精小的 RGB 或白光 LED 电流控制器和电源解决方案。

结论

相较于白光 LED，以 RGB LED 为显示器提供背光照明时，即使需要更多的 RGB LED (并因此需要更多的 RGB LED 驱动器)，但若以较宽色谱和颜色更准确的图像为考虑点，则增加设计复杂性仍是值得的。因此，设计者在决定采用 RGB、或是白光 LED 满足背光照明需求时，所面临的，实际上是成本与效能取舍问题。