LEDs im Hintergrund LED-Treiber für hellere LC-Displays im Fahrzeug

Die kontinuierliche Zunahme von Display-Anwendungen im Auto, die LEDs für die Hintergrund-beleuchtung einsetzen, wird von einem unstillbaren Bedarf nach höherer Leistung und günstigeren -Kosten getrieben. Diese Nachfrage muss von den neuen LED-Treiberbausteinen befriedigt werden. Diese müssen jederzeit einen konstanten Strom -liefern, mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten -sowie in ein kompaktes und thermisch optimiertes Gehäuse integriert sein.

Es wird erwartet, dass der Markt für High-Brightness-LEDs 2012 ein Volumen von 12 Mrd. Dollar erreicht und bis 2015 mit einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 30,6 Prozent auf 20,2 Mrd. Dollar ansteigt. Diese Einschätzung kommt von dem Marktforschungsunternehmen Strategies Unlimited (Bild 1). LEDs, die für die Hintergrundbeleuchtung von Displays eingesetzt werden, sind derzeit der treibende Faktor für dieses Wachstum. Die Applikationen reichen dabei von HDTV und automobilen Anwendungen bis hin zu einer Vielzahl an mobilen Geräten. Um diese eindrucksvolle Wachstumsrate weiter beibehalten zu können, müssen LEDs nicht nur eine erhöhte Zuverlässigkeit, reduzierten Leistungsverbrauch und kleinere/flachere Bauformen haben, sondern müssen auch Verbesserungen bezüglich Kontrast, Bildschärfe und Farbtreue aufweisen. Die Anwendungen für TFT-LCDs im Auto reichen von Navigationssystemen, Kombiinstrumenten bis hin zu verschiedenen Instrumenten-Displays. Deren Hintergrundbeleuchtung mit LEDs bringt einige besondere Herausforderungen bei der Entwicklung mit sich, um die Ablesbarkeit des Displays unter einer großen Bandbreite von Umgebungslicht zu optimieren. Dies erfordert LED-Treiberbausteine, die ein breites Dimm-Verhältnis bieten und einen hohen Wirkungsgrad bei der Spannungswandlung haben. Und schließlich müssen diese Lösungen flache, kompakte Ausmaße haben und gleichzeitig sehr kostengünstig sein.

LEDs generieren Licht zehnmal effektiver als Glühlampen und rund doppelt so effektiv wie Leuchtstoffröhren. Bei ihrem Einsatz reduziert sich die für eine bestimmte Lichtmenge (gemessen in Lumen) benötigte elektrische Energie. Da LEDs ständig weiter entwickelt werden, wird auch ihr Wirkungsgrad noch weiter ansteigen. Zudem erzeugen LEDs weniger Umweltbelastung, da sie nicht wie Leuchtstoffröhren Quecksilber enthalten. Und schließlich verfügen LEDs über eine Lebensdauer von mehr als 100.000 h, während Glühlampen ungefähr alle 1.000 h und Leuchtstoffröhren alle 10.000 h ausgetauscht werden müssen. In den meisten Applikationen erlaubt es dies, die LED permanent in die Endanwendung zu integrieren. Dies ist besonders wichtig bei der Hintergrundbeleuchtung von Navigations-/Infotainment-Displays, die im Innenraum eines Fahrzeugs integriert sind und während der gesamten Lebensdauer des Automobils keinen Austausch benötigen sollten. LEDs sind außerdem um Größenordnungen kleiner und flacher als ihre Gegenstücke, deshalb können LCD-Panels auch sehr flach sein und benötigen nur minimal Raum im Fahrgastraum des Autos. Darüber hinaus kann man durch Einsatz einer Kombination von roten, grünen und blauen LEDs eine nahezu unbegrenzte Anzahl verschiedener Farben erzeugen. LEDs sind zudem dimmbar und schalten wesentlich schneller ein und aus, als es das menschliche Auge feststellen kann. So können hohe Kontrastverhältnisse und Auflösungen erzielt werden.

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Beleuchtungssystemen im Automobil ist es, die Vorzüge der LED voll auszuschöpfen. Der Treiber zur Ansteuerung der LED muss deshalb einen hohen Wirkungsgrad, robuste Eigenschaften und Zuverlässigkeit besitzen, dabei aber kompakt und kostengünstig sein.