Es wird erwartet, dass das Marktvolumen für leuchtstarke LEDs in diesem Jahr auf 12 Milliarden US-Dollar ansteigt und bis 2015 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 30,6 Prozent auf 20,5 Milliarden US-Dollar klettert (Quelle: Strategies Unlimited). Eine der Schlüsselanwendungen, die dieses signifikante Wachstum treiben, ist, dass LEDs als Hintergrundbeleuchtung in Dünnfilmtransistor-Flüssigkristalldisplays (TFT-LCDs) verwendet werden. Die Applikationen dafür reichen von hoch auflösenden Fernsehern und portablen Tablet-PCs über Instrumententafeln im Automobil bis hin zur schier unüberschaubaren Menge an Handheld-Kommunikationsgeräten. Um dieses eindrucksvolle Wachstum beizubehalten, müssen LEDs jedoch nicht nur eine erhöhte Zuverlässigkeit, verringerte Verlustleistung und kompaktere Ausmaße aufweisen, sondern auch Verbesserungen bezüglich Kontrastverhältnis und Farbtreue bieten. Darüber hinaus müssen in den Displays für Automobile, Flugzeuge und Schiffe alle diese Verbesserungen optimiert werden, wobei sie gleichzeitig einem großen Bereich von Umgebungslichtbedingungen, die von vollem Sonnenschein bis zu mondlosen Nächten reichen, ausgesetzt sind. Die Anwendungen von TFT-LCDs reichen von Infotainmentsystemen, Instrumententafeln bis zu einer Vielzahl von Messwertanzeigen. Die Hintergrundbeleuchtung für diese Displays kreiert spezielle Herausforderungen bei der Entwicklung des LED-Treiber-ICs, um die Ablesbarkeit des Displays unter einer Vielzahl von Umgebungslichtbedingungen zu optimieren. Dies erfordert, dass LED-Treiber einen großen Dimmbereich und einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Wandlung bieten und gleichzeitig den anspruchsvollen elektrischen und physikalischen Umgebungen im Automobil widerstehen.
Vorteile gegenüber klassischen Leuchtmitteln
Wie kann aber dieses eindrucksvolle Wachstumspotenzial der Automobilbeleuchtung unterstützt werden? Zuallererst produzieren LEDs zehnmal mehr Licht im Vergleich zu Glühlampen und rund zweimal mehr Licht als Leuchtstoffröhren einschließlich der Kaltlichtkathodenröhren; wodurch die erforderliche elektrische Leistung reduziert wird, die nötig ist, um eine bestimmte Lichtmenge zu erzeugen (gemessen in Lumen pro Watt). Da LEDs ständig weiter entwickelt werden, wird auch ihr Wirkungsgrad, oder die Fähigkeit, Licht aus einer elektrischen Stromquelle zu generieren, weiter ständig steigen. Zweitens erfordern LEDs in unserer umweltbewussten Welt keine Handhabung, Belastung durch und Entsorgung des giftigen Quecksilberdampfs, der üblicherweise in CCFL-Beleuchtungen vorhanden ist. Und schließlich müssen Glühlampen nach ungefähr 100 Betriebsstunden ausgewechselt werden, Leuchtstoffröhren erreichen hingegen bis zu 10.000 Betriebsstunden. Diese Werte verblassen jedoch im Vergleich zu den über 100.000 Stunden Betriebsdauer, die von der LED-Beleuchtung geboten wird. In den meisten Anwendungen erlaubt es diese lange Betriebsdauer, dass die LEDs permanent in die Endanwendung eingebettet werden. Dies ist besonders wichtig für die Hintergrundbeleuchtung in Instrumententafeln im Automobil, Messgeräteanzeigen und Infotainment-Panels - die häufig im Instrumentenbrett eines Fahrzeugs eingebettet sind, da sie während der Lebenszeit eines Automobils nicht mehr ausgewechselt werden müssen. Darüber hinaus sind LEDs um Größenordnungen kleiner und kompakter als ihre Gegenstücke, so dass man LCD-Panels extrem dünn aufbauen kann, was den erforderlichen Raumbedarf in einem Fahrzeug minimiert. Durch den Einsatz einer Konfiguration aus roten, grünen und blauen LEDs kann auch eine schier unendliche Anzahl unterschiedlicher Farben erzeugt werden. Außerdem besitzen LEDs die Möglichkeit, wesentlich schneller abzudunkeln und ein-/auszuschalten, als es das menschliche Auge registrieren kann, was erhebliche Verbesserungen in der Hintergrundbeleuchtung von LC-Displays ergibt - wobei gleichzeitig deutlich höhere Kontrastverhältnisse und höher aufgelöste Bilder möglich sind.
Hohe Anforderungen an Treiber-ICs
Nichtsdestotrotz ist es eines der größten Hindernisse, dem die Entwickler von Automobil-Beleuchtungssystemen gegenüber stehen, wie alle diese Eigenschaften und Vorteile der neusten LED-Generation optimiert werden können. Da LEDs allgemein eine genaue und effiziente Stromquelle und eine Hilfsschaltung benötigen, um sie zu dimmen, muss ein LED-Treiber-IC so aufgebaut sein, dass es diese Anforderungen auch unter einer Vielzahl unterschiedlicher Einsatzbedingungen erfüllt. Zudem muss ihre Stromversorgung einen hohen Wirkungsgrad besitzen, sehr robust und zuverlässig sowie dabei sehr kompakt und kostengünstig sein. Eine der anspruchsvollsten Anwendungen bei der Versorgung von LEDs findet sich in der Hintergrundbeleuchtung von TFT-LCDs in Automobil-Infotainment und Instrumentenbrettern, da sie der Unbill der elektrischen Umgebung im Automobil ausgesetzt sind, in der sie vielfältige Umgebungslichtbedingungen ausgleichen und dabei in den beschränkten Raum passen müssen. Viele kommende Entwicklungen im Automobil benutzen ein einziges Panel, um alle Anzeigen für die Fahrerinformation zu hinterleuchten. Häufig wird die LED-Hintergrundbeleuchtung auch noch mit dem Infotainmentsystem geteilt, was ein einfach ablesbares, alles integrierendes Kontroll-Panel ergibt. Auf ähnliche Weise verwenden viele Fahrzeuge auch LC-Diplays in den Rückenlehnen der Sitze, um Fahrgäste mit Filmen, Video-Spielen und so weiter zu unterhalten. Traditionell benutzten diese Bildschirme die CCFL-Hintergrundbeleuchtung, es wird jedoch immer üblicher, diese relativ großen Röhren mit einem sehr flachen Array an weißen LEDs zu ersetzen, um eine exaktere und einstellbare Hintergrundbeleuchtung und auch längere Service-Intervalle zu realisieren. Als Zusammenfassung lässt sich sagen, dass die Vorteile beim Einsatz der LED-Beleuchtung in der Automobilumgebung mehrere positive Folgen haben. Sie müssen niemals ausgewechselt werden, da ihre Lebensdauer von über 100.000Stunden die durchschnittliche Lebensdauer eines Fahrzeugs überschreitet. Dies erlaubt es den Automobilherstellern, sie permanent in die Hintergrundbeleuchtung im Fahrgastraum einzubetten, ohne dass ein Zugang zum Auswechseln vorgesehen werden muss. Das Design kann ebenfalls deutlich geändert werden, da ein LED-Beleuchtungssystem nicht die Tiefe oder Fläche erfordert wie die CCFL-Röhren. Und schließlich haben LEDs generell einen deutlich höheren Wirkungsgrad bei der Lichterzeugung als Leuchtstoffröhren. Dies hat wieder zwei positive Auswirkungen. Es wird weniger elektrische Strom aus dem Fahrzeugbus gezogen, und es reduziert die Wärmemenge, die im Bildschirm abgeführt werden muss. Deshalb: Ja, die Zukunft für die LED-Beleuchtung ist glänzend.
