Consideraciones para conducir luces de fondo LED en pantallas LCD TFT en diseño

Una retroiluminación LED (diodo emisor de luz) es un componente necesario de las pantallas LCD (pantallas de cristal líquido) TFT (transistor de película delgada) a color que proporcionan la iluminación necesaria. Conducir una luz de fondo LED puede ser una tarea difícil porque requiere una comprensión profunda de los principios eléctricos y electrónicos involucrados. Este artículo repasará cómo alimentar una retroiluminación LED para una pantalla LCD a color. Antes de continuar, es fundamental comprender los diversos tipos de retroiluminación que se utilizan en las pantallas LCD TFT.

1. Varios tipos de retroiluminación:

Retroiluminación de lámpara fluorescente de cátodo frío (CCFL): Para producir luz, este tipo de retroiluminación utiliza un tubo lleno de gas.

Retroiluminación LED: Se utiliza una serie de LED para producir luz en este tipo de retroiluminación. Debido a

su alto consumo de energía y baja eficiencia, las retroiluminación CCFL rara vez se utilizan hoy en día. Las retroluces LED usan menos energía, son menos costosas y tienen una vida útil más larga. En este artículo solo se cubrirá la conducción con una luz de fondo LED.

2. Comprender los fundamentos

Antes de entrar en los detalles de la conducción de una luz de fondo LED para una pantalla LCD a color, es importante comprender los fundamentos. Un diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando una corriente eléctrica lo atraviesa. La cantidad de luz emitida por el LED está determinada por la corriente que fluye a través de él. Los terminales del ánodo y el cátodo se encuentran en el LED. La corriente fluye a través del LED y emite luz cuando se aplica un voltaje positivo al ánodo y se aplica un voltaje negativo al cátodo.

3. Técnicas para conducir luces de fondo LED

Las técnicas de conducción de luz de fondo LED se clasifican en tres tipos:

Conducción de corriente constante (cc): se utiliza una resistencia para mantener constante la corriente que fluye a través de la luz de fondo LED. Este método es sencillo y confiable, pero puede requerir un alto voltaje para lograr el brillo deseado.

Impulsada por la modulación de ancho de pulso (PWM), la corriente que fluye a través de la retroiluminación LED se modula variando el ancho de pulso del voltaje aplicado a la luz de fondo. En comparación con la conducción CC, este método es más eficiente energéticamente y puede lograr un nivel de brillo más alto.

Fuente de alimentación de modo conmutado de refuerzo de corriente constante (smpsLED): Un regulador de refuerzo mantiene constante la corriente que fluye a través de la retroiluminación LED en esta técnica. El regulador de refuerzo genera el alto voltaje necesario de los LED en serie mientras mantiene un flujo de corriente constante utilizando la eficiencia energética de PWM.

4. Desarrollo del circuito del controlador de retroiluminación LED

El circuito del controlador de retroiluminación LED se encarga de controlar la corriente que fluye a través del LED. El circuito del controlador debe estar diseñado para proteger el LED de la corriente excesiva, que puede dañarlo. El circuito del controlador debe diseñarse para proporcionar una corriente constante al LED independientemente del voltaje de entrada o las variaciones de temperatura.

El primer paso es averiguar qué voltaje y corriente requiere la retroiluminación LED. Esto vendrá determinado por el tipo de LEDs utilizados y la luminosidad deseada. Haga clic aquí para ver la pantalla LCD Ips Tft.

5. Implementación del circuito del controlador de retroiluminación LED

La selección de componentes apropiados, como resistencias, condensadores y transistores, es necesaria para la implementación del circuito del controlador de retroiluminación LED. El circuito del controlador se puede implementar utilizando una variedad de técnicas, pero para esta discusión, se utilizarán SMP.

5.1 Los pasos iniciales son los siguientes:

Determine los requisitos de voltaje y corriente de retroiluminación LED utilizando la especificación de la pantalla o la hoja de datos.

Elija un CI de controlador que sea compatible con la retroiluminación LED de la pantalla LCD TFT.

Para garantizar la seguridad de la luz de fondo, el CI del controlador debe incluir funciones de protección integradas, como protección contra sobretensiones, protección contra sobrecorriente y protección contra sobretemperatura.

El voltaje de salida del CI del controlador debe ser mayor que el voltaje máximo de la retroiluminación LED.

El límite máximo de corriente del interruptor debe ser mayor que los requisitos actuales de la retroiluminación LED.

El límite de corriente del interruptor puede variar según la entrada de voltaje del controlador.

Elija el inductor adecuado. Es crucial para el funcionamiento de los smps de impulso. Considere los siguientes parámetros:

Utilice la frecuencia de conmutación de la hoja de datos del CI del controlador.

Defina los voltajes en la entrada y salida.

Establezca el ciclo de trabajo.

Calcule la corriente de carga máxima.

Suponga una corriente de ondulación del 10-30%.

Calcule el valor de inductancia. Calcule

la corriente máxima.

Calcule la corriente rms.

Finalmente, seleccione el inductor.

Elegir el inductor adecuado para un regulador de refuerzo de corriente constante utilizado en la retroiluminación LED es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento y la eficiencia del circuito. Al elegir un inductor, tenga en cuenta los siguientes factores:

El valor de inductancia del inductor es un parámetro importante a considerar porque afecta la ondulación de corriente en el circuito. El valor del inductor debe elegirse para mantener la ondulación de corriente dentro de un rango aceptable, que suele estar entre el 10% y el 30% de la corriente de salida máxima.

La clasificación de corriente de saturación del inductor debe elegirse en función de la corriente máxima (corriente máxima) que fluirá a través del inductor. La clasificación de corriente de saturación especifica la corriente máxima que un inductor puede manejar antes de que su valor de inductancia comience a caer. Una clasificación de corriente de saturación más alta proporcionará una mejor protección contra sobrecorriente.

La resistencia de CC del inductor afecta la eficiencia del circuito porque contribuye a las pérdidas de energía en forma de calor. Una menor resistencia de CC equivale a menores pérdidas de potencia y una mayor eficiencia.

El tamaño físico del inductor es una consideración importante, particularmente cuando se diseñan circuitos con espacio limitado en la placa. El tamaño físico del inductor debe elegirse de modo que quepa dentro del espacio disponible en la PCB.

Precio: El costo del inductor también es una consideración importante porque afecta el costo total del circuito. Considere la compensación entre el costo del inductor y las especificaciones de rendimiento como ingeniero para seleccionar un inductor que cumpla con los requisitos de diseño a un precio asequible.

5.2 Los siguientes pasos en el proceso de diseño son:

La frecuencia de conmutación de los smps de refuerzo es importante para su eficiencia y compatibilidad electromagnética (EMC). Las frecuencias de conmutación más altas generalmente dan como resultado una mayor eficiencia, pero pueden requerir un filtrado EMI adicional. Normalmente, el controlador limita esto.

El interruptor SMPS de refuerzo debe elegirse en función del voltaje de entrada máximo, la corriente de salida y la frecuencia de conmutación. Los MOSFET e IGBT son opciones populares.

Cree el bucle de retroalimentación que se utilizará para controlar la corriente de salida de los smps de impulso. Para medir la corriente de salida, generalmente se usa una resistencia de detección de corriente y un circuito de control ajusta el ciclo de trabajo del interruptor para mantener la corriente de salida deseada. El controlador controla la mayor parte de esta funcionalidad internamente.

Seleccione los condensadores para la entrada y la salida. Los condensadores de los smps de refuerzo se utilizan para almacenar energía y filtrar el ruido. El condensador de entrada debe elegirse en función del voltaje de entrada y la corriente de ondulación, y el condensador de salida en el voltaje de salida y el voltaje de ondulación.

6. Poner a prueba el circuito del controlador de retroiluminación LED

Es fundamental probar el circuito del controlador de retroiluminación LED después de que se haya implementado para asegurarse de que funcione correctamente. La corriente que fluye a través del LED, el voltaje a través del LED y la temperatura del LED se miden durante la prueba. También se debe evaluar la temperatura del circuito del controlador para garantizar que no exceda los límites de diseño. Para mejorar la eficiencia, reducir el aumento térmico o reducir el ruido, es posible que sea necesario optimizar el diseño ajustando los valores de los componentes o cambiando los parámetros del bucle de retroalimentación.

7. Conclusión

Se requiere una comprensión profunda de los principios eléctricos y electrónicos involucrados en la conducción de una luz de fondo LED para una pantalla LCD a color. Los pasos involucrados en la conducción de una luz de fondo LED para una pantalla incluyen la selección de la luz de fondo LED, el diseño del circuito del controlador de retroiluminación LED, la implementación del circuito del controlador y la prueba del circuito. Seguir estos pasos le permitirá crear un circuito controlador de retroiluminación LED eficiente y confiable para una pantalla LCD TFT a color.