在直下型背光光源中，LED的排列方式对其混色效果与散热性的影响必须折中考虑，如图1所示。LED的配置越紧密，RGB混色的效果也越佳，但LED的散热性能将下降;若LED排列得较为稀疏，就会降低RGB的混色效果，而LED的散热性能提高。因此，如何设计出混色效果良好的LED排列与容易实现的散热设计，是LED排列设计中需折中考虑的问题。
图1 直下型背光光源中LED的排列方式
1、 LED背光照明系统
LED正成为中小型彩色显示器背光照明应用的主流器件。LED的选择是决定显示子系统设计最佳性价比的关键因素。设计便携式LED驱动电路时，一般考虑成本和性能因素。系统设计的一个约束条件是可用电池功率和电压，其他约束条件还包括功能特性，例如针对环境光线作出调整及建立LED的架构。
LED可根据不同参数(包括正向电压及特定正向电流时的色度和亮度)进行筛分。如白光LED的正向电压通常为3.5~4V，典型工作电流为 15~20mA。当多只LED应用在一个背光照明设备中时，这些LED通常都会进行匹配，以产生均匀的亮度。因此，LED制造商所提供的经“差异筛选”或匹配的LED，在某个特定电压范围内其VF或其他参数都是匹配的。这些VF的差异通常为3.5V~3.65V、3.65~3.8V，以及3.8~4.0V，最新的LED产品的正向电压为3V。低VF值的LED适用于小型显示器，至于较大的彩色显示器通常需要较高的亮度，一般采用中或高VF值的LED。
一般来说，LED的VF值是系统设计的重要参数。因为由普通电池供电的便携式产品(如移动电话)使用单一的锂离子电池，其电压范围为2.7~4.2V。如果将系统对电池工作电压的要求设计为不低于3V，设计中就可以直接使用低至3V且未经稳压的电池电压来驱动LED。
将多只LED连接在一起使用时，正向电压和电流均必须匹配，整个组件才能产生一致的亮度。实现恒定电流最简单的方法是将经过正向电压筛选的LED串联起来。LED经匹配的差异级别包括发光强度和色度，其中色度决定显示的颜色，大多与计所使用的半导体工艺有关。电气工作条件对色度的影响很小。对于发光强度而言，筛选工艺可测量在给定正向工作电流下的发光强度。
目前，市场上已有能够驱动多只LED的驱动集成电路，其功能包括电压提升以至驱动多只串联的LED，以便与每列包含一只或多只LED的阵列进行电流匹配。特定驱动集成电路可提供独立于LED正向电压VF的精确电流匹配，采用LED亮度控制功能，有助于提供更多功能和改善电源管理。
2、 白光LED背光电源解决方案
近来，随着无线通信产品的方案，彩我LCD显示屏逐步引入移动电话和PDA等产品中，白光LED为这种应用提供了完美的背光方案。然而，由于单节锂离子电池的典型电压为 3.6V，最高电压为4.2V，而白光LED在20mA电流时，其正向电压典型值为3.5V，最大值为4V,因此单节锂离子电池不能直接驱动白光LED。因此，许多移动电话和PDA厂家一直在寻找经济、高效的白光LED升压背光电源解决方案。
图2描述了用DC/DC升压转换器MAX1848为三只白光LED供电的方案。MAX1848采用恒流方式驱动2~3只白光LED，适合于移动电话、PDA等便携式产品。该升压转换器包括一个高电压、低导通电阻的N沟道MOSFET开关，可以取得较高的转换效率，最大限度地延长电池的使用寿命。模拟电压双模式输入端为亮度调节及开关控制提供了简便的途径，该输入端也可以通过输入PWM波形、外加一个RC滤波器实现控制。
1.2MHz的电流模式PWM控制技术使得控制器外部可以采用很小的输入、输出电容器和小型电感器，并将输入电压纹波降至最小。可编程软启动功能消除了启动期间的输入浪涌电流。MAX1848采用了节省体积的SOT-23封装或超小型UCSP封装。
POUT=3.1×3×15=139.5mW
MAX1848的转换效率为
η=POUT/(POUT+PMAX1848+PVD1) (1)
式中：PMAX1848是MAX1848消耗的功率：POUT为输出功率;PVD1是在肖特基二极管VD1上消耗的功率。
表1所列数据是利用MAX1848评估板测量得到的实际数据。从表1中可以看出，采用MAX1848的方案的效率比MAX684高出15%~25%，具体数据与输入电压有关。
因此，当输入电压为3.6V时，采用MAX1848的方案需要的输入功率为
PIN=9.32×15/0.8529≈164(mW)
当输入电压为4.2V时，采用MAX1848的方案需要的输入功率为
PIN=9.32×15/0.8539≈163.7(mW)
MAX684电荷泵供电方案所需外部元件少，成本也较低;而MAX1848电感升压方案需要的输入功率低得多，最大限度地延长了电池的使用寿命。在图2所示电路中，允许LED采用串联结构，保证所有LED的电流相同、亮度相同，同时还消除了并联结构中的限流电阻。MAX1848还有一个重要特性，即输出过压保护，避免了由于偶然因素而在LED未被连接时输出电压过高导致LED损坏。MAX1848方案同样适合于其他采用小型彩色LCD显示屏的便携式产品。
3、 控制LED亮度的方法
把红光和绿光LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏;把红光、绿光、蓝光三种LED放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LED屏的像素尺寸一般是2~10mm，常常把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体;室外LED屏的像素尺寸多为12~26mm，每个像素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称像素筒。双色像素筒一般由三红二绿组成，三色像素筒用二红一绿一蓝组成。
无论用LED制作单色、双色或三色屏，若欲显示图像，需要构成像素的每只LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的亮度等级。亮度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256级亮度的图像，颜色过渡已十分柔和，而16级亮度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色LED屏当前都要求做成256级亮度的。LED亮度的控制方法有以下两种：
① 改变流过LED的电流。一般LED允许连续工作的电流在20mA左右，除了红光LED有饱和现象外，其他LED的亮度基本上与流过的电流成比例。
② 利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现亮度控制，也就是周期性地改变脉冲宽度(即占空比)，只要这个重复点亮的周期足够短(即刷新频率足够高)，人眼就感觉不到发光像素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以采用微机来提供LED显示内容的显示屏都采用脉宽调制方式来控制亮度等级的。
LED的控制系统通常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。主控箱从计算机的显示卡中获取一屏像素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED屏上的若干行(列)，而每一行(列)上LED的显示控制信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式，其中一种方法是在扫描板上集中控制各像素点的亮度，扫描板将来自控制箱的各行像素的亮度值进行分解(即脉宽调制)，然后将各行LED的开通信号以脉冲形式(点亮为 1，不亮为0)按行用串行方式传输到相应的LED上，控制其是否点亮。这种方式所用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为一个重复点亮的周期内，每个像素在16级亮度下需要16个脉冲，在256级亮度下需要256个脉冲。由于器件工作频率的限制，一般只能使LED屏做到16级亮度。
在任何计算装置中，对显示器的要求都比较严格，小型(2~4英寸)彩色TFT显示屏在手持设备中较为通用，显示器电源可能消耗电池的绝大部分能量。采用 TFT显示器需要将很大一部分能量用于背光。与CCFL和EL背光光源相比，白光LED由于其出色的效率和简单的驱动电路，在小型TFT显示器背光照明中得到广泛应用。白光LED具有较高的正向电压(3.0~4.0V)，常常需要一个升压电路。该升压电路采用电荷泵结构或基于电感的设计，背光效率由显示器工作的频繁程度决定。图3给出了两种选择方案，基于电感的设计可提供最佳的转换效率，并在电池将要耗尽时仍可保持恒定的LED亮度;电荷泵器件的成本较低，但效率也较低。