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新颖移动电话面对全新挑战
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Cell Phones as Fashion Create New Design Challenges
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■NI公司便携式电源系统策略性市场销售经理 James F. Schuessler
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发光的移动电话
新一代移动电话有三个基本部分需要发光系统的支持：显示器、小键盘及网络状态指示器。此外，还有两个基本上没有功能作用的发光装置。例如，显示振铃的天线闪灯采用来自发送器发出的射频能量，但发送器主要是为发光二极管提供射频，以便发光二极管可以发光。此外，闪闪发光的机身是产品出厂之后才添加的特色，一般来说发光体来自第三方厂商为移动电话提供的电池组。目前在亚太区市场以这类电话最受欢迎。
移动电话厂商非常重视显示器的发光系统。只要手机的亮度有细小分别或不均匀的情况，用户便会根据这个理由来判定电话的性能表现。小键盘发光系统由于采用大量发光二极管
(数量可高达12个)，所以对颜色的纯度及不同颜色的搭配要求并不太高。并非所有移动电话均装设网络状态发光二极管，即使采用，一般也只用绿色或红绿混合色的发光二极管来显示不同的网络情况，例如已连接手机基站、在射程范围以外、在国外网络范围内、振铃等情况。最近有部分厂商开始改用蓝色的发光二极管。
移动电话若采用黑白液晶显示器，便可自由选择光线颜色配衬手机款式，日本手机的液晶显示器便提供红、橙、绿、蓝、白及其它颜色的灯光供消费者选择。移动电话若要添加彩色的液晶显示器，需要解决白光的问题。以传送式液晶显示器为例，只要将每一红、白、蓝子像素的其它颜色全部减去便可产生颜色。因此，要提供白光必须首先采用白“色”的光源。为每一像素提供的一定数量的红、白、蓝光产生之后，这些光线经显示器显示出来时，便以各种不同的颜色出现在我们的眼前。白色发光二极管及荧光管是最常用的白光发光体。冷阴极荧光管(CCFT)通常只适用于四英寸以上(以对角线长度计)的显示器，因为制造较薄及较短的荧光管有技术上的困难。CCFT的优点是够光亮，而且效率较高，但一般的移动电话显示器长度只有1.5英寸至2.0英寸(以对角线长度计)，因此并不适用CCFT。目前白色发光二极管独霸小型显示器的市场。
白色发光二极管面对的挑战
白色发光二极管原本只是一个设有InGaN半导体接面的蓝色发光二极管。但涂上一层黄色磷光体到接面上之后，射在接面上的蓝光激发磷光体发光，使黄光与原本的蓝光混合一起。采用这种新技术可确保光谱较窄的蓝色发光二极管发出多种不同波长的光波。Nichia公司最近率先采用这个方法，它采用高效率的蓝色发光二极管。发射出来的光波不是一堆与窄带隙相关的频率，其频率相当广阔而平均，只是蓝光稍为偏多。一如预期，驱动白色发光二极管与驱动设有InGaN接面的蓝色发光二极管并无分别。
这些新一代的发光二极管与红色及绿色的发光二极管不同。需要发挥最高效率的新一代发光二极管要求较高的前向电压，大约介于3.1伏与4.0伏之间，具体的电压须根据个别厂商的产品规格而定。但这个电压已相当高，以至必须采用升压电源转换器，才可利用一般的电池驱动白色发光二极管。驱动任何颜色的发光二极管会产生另一个技术上的问题。厂商希望利用固定电流而非固定电压驱动发光二极管。二极管与晶体管同样采用电流模式。只要采用的电压稍有轻微变动，便会令电流出现较大的波动。此外，若采用固定电压，不同厂商的不同前向电压也扩大亮度的差别。为了缩小亮度差别以及减少白色发光二极管出现颜色偏移，固定电流的设计是一个较好选择。在大部分情况下，这个设计的效率会较高，这是它的另一优点，因为固定电流的设计无需采用电流限幅电阻器，不会浪费部分功率。
第一代解决方案
由于市场上有大量白色发光二极管的现货供应，而驱动这些发光二极管的低成本解决方案一般都采用现成的升压及稳压反馈，因此便重新采用这些通用架构。这些架构是专为蜂窝式移动电话的5伏电源供应器而开发的。约5伏的电压可为最坏情况的发光二极管前向电压提供足够的空间，以及确保电流限幅电阻器只会出现细小的压降。装设1至4个发光二极管的设计可采用开关电容器技术，如果需要驱动4个或更多的发光二极管，便需采用电感升压芯片。
由于白色发光二极管的成本较高，因此要进行大量生产的应用方案仍需采用4个或更少的发光二极管，而并非是高性能的稳压解决方案。
第二代解决方案
移动电话的非功能部分若采用发光二极管、小键盘背光及网络状态发光二极管，便有可能继续采用电压电源供应解决方案，因为在这些应用情况下绝对准确度及亮度差别不会明显显示出来。由于分数增益开关电容稳压器无需采用电感器也可发挥最高的效率，因此适用于这类应用方案。由于这个电源供应解决方案采用串行场效应晶体管
(FET)作为开关，因此只需低廉的成本便可加设外部数字亮度控制功能，为多个发光二极管提供独立的亮度控制。此外，彩色液晶显示器很快会改用提供恒流功能的开关电容升压产品。添加了电子记事本及浏览器功能的慢速数据传送应用方案如iMode、WAP、Symbian
及Palm操作系统等的普遍采用，令彩色显示器更为普及。
基于多个原因，厂商将纷纷采用第二代白色发光二极管电源供应解决方案为小型的彩色液晶显示屏提供背射光及前射光(需搭配反射型及散射型液晶显示器一起使用)。这是因为每一发光二极管的亮度相同。对于只有两个发光二极管的屏幕来说，这一点最重要，因为用户可以看得到显示器两边都有相同的亮度。由于发光二极管前向电压会不断变化，输出恒流即表示传送到每一发光二极管的电压会各不相同。虽然功率仍然不断转变，但可仍以达到亮度均匀的最佳效果。
此外，还有其它优点，例如效率比双加(doubleplus)稳压架构更高，而且另外设有多个功能可以主动控制发光二极管的亮度。由于采用电流镜像架构，因此所有发光二极管的发光二极管电流都是根据较大的放大比率由电阻器设定。由于采用20:1或较大的比例，因此系统的功耗可以降至最低。
亮度可以由低噪音仿真输入或采用由脉冲宽度调制(PWM)算法驱动的简单数字输出加以控制。这些输入以及 RLIMIT电阻器的主动控制功能也可用以提供系统的温度补偿。
蜂窝式移动电话制造商只要采用这些第二代发光二极管解决方案，便能一方面以较低成本为其移动电话添加更光亮的彩色显示屏，而另一方面又可利用由亮度控制的创新技术确保移动电话的外形更新颖时尚。
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