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LED背光控制器调光方式

字体变大  字体变小 发布日期:2014-05-24  浏览次数:920
核心提示:LED调光有很多方式,依系统应用的不同需求,有不同的选择,可以依LED输出电流波形的不同,区分为脉波宽度调光(PWM Dimming)与模拟

LED调光有很多方式,依系统应用的不同需求,有不同的选择,可以依LED输出电流波形的不同,区分为脉波宽度调光(PWM Dimming)与模拟调光(Analog Dimming)两种。简单的说,所谓脉波宽度调光就是指LED的输出电流是一个LED导通和LED不导通的周期性方波输出,藉由改变方波波形的导通时间宽度来调节LED的平均电流大小,来达成调光的功能。所以LED平均电流值可以等于方波的导通周期乘以最大电流,亦即ILEDavg= Duty(%) × ILEDmax。
如果考虑到LED调光的输入控制信号的话,依据LED调光的输入控制信号,及LED输出电流波形的不同,可归纳为4种组态,如表(一)所示。这些不同的调光控制方式,分别应用在照明方面,如商用照明、办公室照明、居家照明等室内照明需求及显示器或液晶电视的背光模块中,系统业者根据不同的产品应用规格,可以选择优化最具竞争力的调光方式。
       过去面板背光源是采用冷阴极灯管CCFL,由于电流跟亮度的曲线没有很线性,所以就采用PWM调光控制,此一趋势一直沿用到目前的LED背光控制,而为了简化架构不做太多的变更,调光的输入控制信号就维持使用PWM调光,调光频率为大于100Hz数字信号,以LED输出电流的波形是数字或模拟来定义PWM调光或模拟调光。
       总之,如果不了解各种LED调光方式特性及优缺点的不同及实际系统端的应用,并不容易找到正确的调光方法。本文会提出一些分析,透过这些分析,了解LED调光方法和其优缺点就可以选择适当的调光方法与LED驱动IC进行应用。
       把LED串的调光开关组件省略,这种应用最大的优点是可节省成本,但是提供一个粗糙的亮度调整,利用眼睛视觉暂留反应较慢的特性作为滤波功能,线路的切换频率随调光频率开开关关,在调光频率Off 时,LED依然流出电流,输出电压下降,在调光频率ON时,输出电压会不足以让LED串完全导通,驱动IC内部的误差放大器势必动作去增加电感能量,使输出电压上升。如此,会牺牲了线路特性,LED输出电压涟波明显变大,LED输出电流既非脉波输出也非线性输出,所以LED调光电流的线性度,LED平均电流和亮度的线性度会不佳。在调光周期小时,有可能会有闪烁情况,所以调光周期范围会受限,调光的对比度也会明显变差。EMI、音频干扰及面板显示器水纹波等问题都依然存在,所以这不是一个好的调光方式。
         LED在背光方面几乎已全面使用,在照明方面的普及率也已越来越高,针对不同系统应用需求,PWM与模拟调光方式分别适用在各个不同的领域,且各有优缺点。但是现在全世界面板发展为要求低功耗及高分辨率,为了节省导光板,使得光储存度下降,使得面板对于噪声的干扰更加敏感,而PWM调光是属于低频率调光,所以面板亮度的质量变化更容易受到影响。而模拟调光是属于振幅调光,电流对比于亮度的调整是线性控制,所以面板亮度的质量不会受到调光干扰。且为了彻底完全改善PWM 调光所造成的其他问题,一些面板业者已逐渐采用模拟调光来取代脉波宽度调光。为了因应这股趋势,通嘉新推出的LD5857驱动器,在0% ~100%的调光范围,有绝佳的调光线性度,至于模拟调光的色偏问题,面板业者也已积极改善LED电流跟色彩偏移度的关系,已有不错的成果。
          由于现代人普遍长时间使用计算机,容易造成眼睛疲劳的问题,原因为显示器面板背光是采用的是PWM调光,虽然PWM调光频率高于人眼的视觉暂留,所以感受不到LED闪烁的现象,但PWM调光仍是属于一个低频率开关LED方式来调光,长时间使用下来,PWM调光方式对眼睛仍然是一个负担,所以眼睛容易有的疲劳问题,而模拟调光方式正好可以解决一般计算机屏幕闪烁对眼睛所造成的疲劳,也提供了不俗的显示表现。虽然目前在高阶液晶电视方面,由于需求有较高的对比度特性,所以目前仍采用PWM调光,但一般的液晶电视及显示器,也已开始评估及采用模拟调光方式,相信在不久的未来,模拟调光方式一定会逐渐广泛应用在显示器及液晶电视背光方面。


 

 
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