LED調(diào)光有很多方式,依系統(tǒng)應用的不同需求,有不同的選擇,可以依LED輸出電流波形的不同,區(qū)分為脈波寬度調(diào)光(PWM Dimming)與模擬調(diào)光(Analog Dimming)兩種。簡單的說,所謂脈波寬度調(diào)光就是指LED的輸出電流是一個LED導通和LED不導通的周期性方波輸出,藉由改變方波波形的導通時間寬度來調(diào)節(jié)LED的平均電流大小,來達成調(diào)光的功能。所以LED平均電流值可以等于方波的導通周期乘以最大電流,亦即ILEDavg= Duty(%) × ILEDmax。
如果考慮到LED調(diào)光的輸入控制信號的話,依據(jù)LED調(diào)光的輸入控制信號,及LED輸出電流波形的不同,可歸納為4種組態(tài),如表(一)所示。這些不同的調(diào)光控制方式,分別應用在照明方面,如商用照明、辦公室照明、居家照明等室內(nèi)照明需求及顯示器或液晶電視的背光模塊中,系統(tǒng)業(yè)者根據(jù)不同的產(chǎn)品應用規(guī)格,可以選擇優(yōu)化最具競爭力的調(diào)光方式。
過去面板背光源是采用冷陰極燈管CCFL,由于電流跟亮度的曲線沒有很線性,所以就采用PWM調(diào)光控制,此一趨勢一直沿用到目前的LED背光控制,而為了簡化架構不做太多的變更,調(diào)光的輸入控制信號就維持使用PWM調(diào)光,調(diào)光頻率為大于100Hz數(shù)字信號,以LED輸出電流的波形是數(shù)字或模擬來定義PWM調(diào)光或模擬調(diào)光。
總之,如果不了解各種LED調(diào)光方式特性及優(yōu)缺點的不同及實際系統(tǒng)端的應用,并不容易找到正確的調(diào)光方法。本文會提出一些分析,透過這些分析,了解LED調(diào)光方法和其優(yōu)缺點就可以選擇適當?shù)恼{(diào)光方法與LED驅動IC進行應用。
把LED串的調(diào)光開關組件省略,這種應用最大的優(yōu)點是可節(jié)省成本,但是提供一個粗糙的亮度調(diào)整,利用眼睛視覺暫留反應較慢的特性作為濾波功能,線路的切換頻率隨調(diào)光頻率開開關關,在調(diào)光頻率Off 時,LED依然流出電流,輸出電壓下降,在調(diào)光頻率ON時,輸出電壓會不足以讓LED串完全導通,驅動IC內(nèi)部的誤差放大器勢必動作去增加電感能量,使輸出電壓上升。如此,會犧牲了線路特性,LED輸出電壓漣波明顯變大,LED輸出電流既非脈波輸出也非線性輸出,所以LED調(diào)光電流的線性度,LED平均電流和亮度的線性度會不佳。在調(diào)光周期小時,有可能會有閃爍情況,所以調(diào)光周期范圍會受限,調(diào)光的對比度也會明顯變差。EMI、音頻干擾及面板顯示器水紋波等問題都依然存在,所以這不是一個好的調(diào)光方式。
LED在背光方面幾乎已全面使用,在照明方面的普及率也已越來越高,針對不同系統(tǒng)應用需求,PWM與模擬調(diào)光方式分別適用在各個不同的領域,且各有優(yōu)缺點。但是現(xiàn)在全世界面板發(fā)展為要求低功耗及高分辨率,為了節(jié)省導光板,使得光儲存度下降,使得面板對于噪聲的干擾更加敏感,而PWM調(diào)光是屬于低頻率調(diào)光,所以面板亮度的質量變化更容易受到影響。而模擬調(diào)光是屬于振幅調(diào)光,電流對比于亮度的調(diào)整是線性控制,所以面板亮度的質量不會受到調(diào)光干擾。且為了徹底完全改善PWM 調(diào)光所造成的其他問題,一些面板業(yè)者已逐漸采用模擬調(diào)光來取代脈波寬度調(diào)光。為了因應這股趨勢,通嘉新推出的LD5857驅動器,在0% ~100%的調(diào)光范圍,有絕佳的調(diào)光線性度,至于模擬調(diào)光的色偏問題,面板業(yè)者也已積極改善LED電流跟色彩偏移度的關系,已有不錯的成果。
由于現(xiàn)代人普遍長時間使用計算機,容易造成眼睛疲勞的問題,原因為顯示器面板背光是采用的是PWM調(diào)光,雖然PWM調(diào)光頻率高于人眼的視覺暫留,所以感受不到LED閃爍的現(xiàn)象,但PWM調(diào)光仍是屬于一個低頻率開關LED方式來調(diào)光,長時間使用下來,PWM調(diào)光方式對眼睛仍然是一個負擔,所以眼睛容易有的疲勞問題,而模擬調(diào)光方式正好可以解決一般計算機屏幕閃爍對眼睛所造成的疲勞,也提供了不俗的顯示表現(xiàn)。雖然目前在高階液晶電視方面,由于需求有較高的對比度特性,所以目前仍采用PWM調(diào)光,但一般的液晶電視及顯示器,也已開始評估及采用模擬調(diào)光方式,相信在不久的未來,模擬調(diào)光方式一定會逐漸廣泛應用在顯示器及液晶電視背光方面。