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LED照明驅動電路設計(5-5)

加速調光頻率 PWM實現精準LED調光

文‧Sameh Sarhan/Chris Richardson 發布日期:2009/02/11 關鍵字:LED.Dimming.Analog.類比.開關穩壓器.美國國家半導體.NS

無論LED是經由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩壓器驅動,連接每一個驅動電路最常見的線程就是須要控制光的輸出。現今僅有很少數的應用只需要開和關的簡單功能,絕大多數都需要從0~100%去微調光度。目前,針對光度控制方面,主要的兩種解決方案為線性調節LED的電流(類比調光)或在肉眼無法察覺的高頻下,讓驅動電流從0到目標電流值之間來回切換(數位調光)。利用脈衝寬度調變(PWM)來設定循環和工作週期可能是實現數位調光的最簡單的方法,原因是相同的技術可以用來控制大部分的開關轉換器。

一般來說,類比調光比較容易實行,這是因為LED驅動器的輸出電流變化與控制電壓成比例,而且類比調光也不會引發額外的電磁相容性(EMC)/電磁干擾(EMI)潛在頻率問題。然而,大部分設計採用PWM調光的理由都是基於LED的基本特性,即放射光的位移是與平均驅動電流的大小成比例(圖1)。對於單色LED來說,主要光波的波長會發生變化,而在白光LED方面,出現變化的是相對色溫(CCT)。對於人們的肉眼來說,很難察覺出紅、綠或藍光LED中的奈米波長變化,尤其是當光的強度也同樣在改變,但是白光的色溫變化則比較容易察覺出來。大多數的白光LED都包含一片可放射出藍光頻譜光子的晶圓,這些光子在撞擊磷光塗層後便會放射出各種可見光範圍內的光子。在較小的電流下,磷光會成為主導並使光線偏向黃色;而在較大電流下,LED放射出來的藍光則較多,使得光線偏向藍色,同時也會產生較高的CCT。對於使用超過一個白光LED的應用,在兩個相鄰LED之間出現的CCT差異會很明顯,且視覺令人不悅,此概念可以進一步延伸將多個單色LED光線混和在一起的光源。一旦超過一個光源,任何出現在它們之間的CCT差異都會令人感到刺眼。

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圖1 採用PWM調光的LED驅動器及波形

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