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1、模拟 /PWM 调光搭配得宜LED 照明色彩更缤纷类比式 LED 调光设计简单且成本低，但不适合需要稳定色温的应用；数位式PWM 调光色温控制较佳，但须搭配MCU ，增加系统成本。设计人员应考量应用需求，选择最适合的调光方案，方能达到理想的LED 照明色彩及亮度。在建筑、区域与崁灯等照明应用中，色彩准确度非常重要，而发光二极体（ LED ）很适合提供准确色彩。 LED 颜色可随着混合红、 蓝、绿、黄、白等各色而异； 当多种色彩混合时，亮度必须调整。本文针对多种 LED 混色的调光技巧进行介绍。准确频道亮度调控 LED 实现丰富色彩每颗 LED 晶体只能发出单色光，若希望创造其他色彩，可运用红、

2、绿、蓝三原色的LED灯混合，只要切换红、绿、蓝LED 频道，即可产生七种基本色彩（红、绿、蓝、黄、紫、浅绿、白）。如果需要更丰富的色彩，只须控制三原色的LED 灯光亮度，就能产生众多色彩，包括调整各 LED 频道的亮度，并控制通过各 LED 串的电流调控明暗。改变 LED 白光灯的色温时，通常调整红色与白色的 LED 串即可。调整 LED 明暗共有两种基本方式：类比（ Analog ）与脉冲宽度调变（ PWM ）。两者都是藉由安装开关模式或线性 LED 驱动器，控制通过 LED 串的平均电流，以改变 LED 的亮度。图 1 为双串 LED 驱动器，其中包括一个降压切换器与一个线性稳压器。两个L

3、ED 串均可选择类比或 PWM ，两者各有优缺点，多数应用是依据混色表现需求选择调整方式。图 1 双串可调光 LED 驱动器，包含一个降压转换器与一个线性稳压器。类比调光须掌握电流变化幅度LED 类比调光是藉由控制通过LED 串的恒电流，达到调整明暗效果，可控制晶片内的LED电流参考电压，或是控制晶片外的LED 电流感测电压。大多数的 LED 驱动器，其内部包括切换稳压器与线性稳压器，其中的LED 电流高低由公式 1决定：.。公式 1VREF 为晶片内 LED 电流参考电压， RSNS 为电压感测电阻。藉着改变 VREF 可调整 LED 电流。有些 LED 驱动器晶片并不允许使用者改变LED

4、电流参考电压，而在允许改变LED 电流参考的晶片里，通常有两种改变方式：一是在晶片提供的参考电压调整接脚上加入类比电压； 二为透过 I2C 等数位通讯介面调整参考电压，以图 1 为例，可藉由 I2C 的指令调整 LED 电流参考电压。另一种类比调光方式为改变LED 电流感测电压。多数应用的电流感测电阻低于1欧姆（ ohm），也因此，没有必要使用电位计来改变电流感测电阻，藉由在晶片的电流感测接脚上，再加入外部直流电压即可达成效果。图 2 所呈现的是改变电流感测电压，其典型类比调光线路， CS 接脚的电压则可参考下列公式 2：图 2类比调光线路范例。公式 2在稳定的状态下， CS 接脚电压会与参考

5、电压相等。透过调整外部的直流电压，或是调整可变电阻 R2 值，即可以改变LED 电流。在混色应用中使用类比调光将会发现一项缺点，此即由于LED 色温会随电流变化，如果类比调光电流改变较大，LED 亮度与颜色可能也会生变，导致无法产生理想色彩。PWM 调光色温控制精准PWM 调光是以固定循环周期，以及频率开关LED 来决定，其调光的LED 电流计算可参考下列公式 3：.。公式3IDIM 为调光后的 LED 电流， D 为 PWM 调光讯号的周期循环， ILED 则为无调光的 LED 电流。LED PWM 调光频率通常高于200Hz，肉眼无法察觉。许多LED 驱动器晶片均具备PWM调光输入接脚，可

6、接收微控制器（MCU ）产生的 PWM 调光输入讯号。通常只有PWM 调光讯号变弱时，驱动器晶片才会关闭金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）驱动器；等到讯号转强， MOSFET 驱动器又会开启；此外，内部线路在PWM 调光循环关闭时仍继续运作，避免晶片必须重新启动，造成PWM 调光上升缘延迟。在开关模式 LED 驱动器中，电容通常会放在 LED 串之中，过滤高频率切换杂讯，亦可减缓 PWM 调光 LED 电流的升降缘。 因此，高频率低循环 PWM 调光应用必须移除电容。 图 3 呈现 LED 降压稳压器无输出电容的 PWM 调光波形。图 3 PWM 调光 LED 电流波形类比至 PWM

7、调光具过热保护功能有些 LED 驱动器晶片具备类比至 PWM 调光功能，晶片调光接脚接收类比讯号后，转换为 PWM 调光讯号。 PWM 调光频率固定，且循环周期与输入类比讯号级成比例。照明应用里若无 MCU ，则类比至 PWM 调光方案助益极大。类比至 PWM 调光设计可发挥过热保护功能，如果 LED 板地温度超过设定值， PWM 调光便可以降低 LED 电流。分流 FET PWM 调光适用于高频率分流 FET PWM 调光通常用于极高频率的 LED PWM 调光。图 4 呈现以降压稳压器为基础的分流 FET PWM 调光线路，外部分流 FET 摆放位置与 LED 串平行，以迅速绕过转换器输出

8、电流；当分流 FET 开启时， LED 串关闭，反之亦然。所以， LED 串透过分流 FET 达到有效的 PWM 调光。有些 LED 驱动器晶片提供 MOSFET 驱动器，做为分流 FET PWM 调光之用，故不需外部 MOSFET 驱动器。图 4 分流 FET PWM 调光范例在分流 FET PWM 调光过程中，切换稳压器的电感电流维持不变，电感电流升降不会造成延迟。若具备功能强大的 MOSFET 驱动器，分流 FET 能以极高速开关，故 PWM 调光的 LED 电流升降缘相当尖锐。分流 FET PWM 调光很适合高频率 PWM 调光应用。理想LED照明有赖多方考量在LED混色应用中，调光对达成理想色彩及亮度相当重要。LED调光方式众多，主要有类比调光与PWM调光两种。类比调光使用的线路较简单，成本较低，也适合无MCU的系统，但并不适合需要稳定色温的应用；另一方面，PWM调光能减少LED电流变化造成的色差，故可达到相当精准的色温，但PWM 调光一般需要微处理器产生输入数位讯号，因此提高系统成本。