模擬、PWM和TRIAC 調(diào)光方案

PWM Dimming (脈寬調(diào)制) 調(diào)光方式——這是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。PWM 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高!例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個(gè)專用PWM接口可以簡單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過一個(gè)電阻，連接到驅(qū)動(dòng)器的EN接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動(dòng)器都支持PWM調(diào)光。

但是，PWM 調(diào)光有其劣勢。主要反映在：PWM調(diào)光很容易使得白光LED的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲(audible noise，或者mICrophonic noise)。這個(gè)噪聲是如何產(chǎn)生?通常白光LED驅(qū)動(dòng)器都屬于開關(guān)電源器件(buck、boost 、charge pump等)，其開關(guān)頻率都在1MHz左右，因此在驅(qū)動(dòng)器的典型應(yīng)用中是不會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行PWM調(diào)光的時(shí)候，如果PWM信號(hào)的頻率正好落在200Hz到20kHz之間，白光LED驅(qū)動(dòng)器周圍的電感和輸出電容就會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。所以設(shè)計(jì)時(shí)要避免使用20kHz以下低頻段。

我們都知道，一個(gè)低頻的開關(guān)信號(hào)作用于普通的繞線電感(wire winding coil)，會(huì)使得電感中的線圈之間互相產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，該機(jī)械振動(dòng)的頻率正好落在上述頻率，電感發(fā)出的噪音就能夠被人耳聽見。電感產(chǎn)生了一部分噪聲，另一部分來自輸出電容?，F(xiàn)在越來越多的手機(jī)設(shè)計(jì)者采用陶瓷電容作為驅(qū)動(dòng)器的輸出電容。陶瓷電容具有壓電特性，這就意味著：當(dāng)一個(gè)低頻電壓紋波信號(hào)作用于輸出電容，電容就會(huì)發(fā)出吱吱的蜂鳴聲。當(dāng)PWM信號(hào)為低時(shí)，白光LED驅(qū)動(dòng)器停止工作，輸出電容通過白光LED和下端的電阻進(jìn)行放電。因此在PWM調(diào)光時(shí)，輸出電容不可避免的產(chǎn)生很大的紋波。總之，為了避免PWM調(diào)光時(shí)可聽得見的噪聲，白光LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該能夠提供超出人耳可聽見范圍的調(diào)光頻率!

相對(duì)于PWM調(diào)光，如果能夠改變RS的電阻值，同樣能夠改變流過白光LED的電流，從而變化LED的光亮度。我們稱這種技術(shù)為模擬調(diào)光。

模擬調(diào)光最大的優(yōu)勢是它避免了由于調(diào)光時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。在采用模擬調(diào)光的技術(shù)時(shí)，LED的正向?qū)▔航禃?huì)隨著LED電流的減小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。但是區(qū)別于PWM調(diào)光技術(shù)，在模擬調(diào)光時(shí)白光LED驅(qū)動(dòng)器始終處于工作模式，并且驅(qū)動(dòng)器的電能轉(zhuǎn)換效率隨著輸出電流減小而急速下降。所以，采用模擬調(diào)光技術(shù)往往會(huì)增大整個(gè)系統(tǒng)的能耗。模擬調(diào)光技術(shù)還有個(gè)缺點(diǎn)在于發(fā)光質(zhì)量。由于它直接改變白光LED的電流，使得白光LED的白光質(zhì)量也發(fā)生了變化!

除了PWM調(diào)光，模擬調(diào)光，目前有些產(chǎn)商的驅(qū)動(dòng)器支持?jǐn)?shù)字調(diào)光。具備數(shù)字調(diào)光技術(shù)的白光LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)有相應(yīng)的數(shù)字接口。該數(shù)字接口可以是SMB、I2C、或者是單線式數(shù)字接口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只要根據(jù)具體的通信協(xié)議，給驅(qū)動(dòng)器一串?dāng)?shù)字信號(hào)，就可以使得白光LED的光亮發(fā)生變化。

LED 調(diào)光處理完成方案及規(guī)范一直在不斷變化，直到此刻還未固定下來，所以資刻市
場上存在 PWM、模擬及可控硅（TRAIC）三種調(diào)光方案。PWM 和模擬方法是此中較簡單
的，但需要構(gòu)建調(diào)光根蒂根基架構(gòu)和新的調(diào)光節(jié)制器。

模擬調(diào)光方案的缺點(diǎn)是，LED 電流的調(diào)治規(guī)模局限在某個(gè)最大值至該最大值的約 10%
之間（10:1 調(diào)光規(guī)模）。由于 LED 的色譜與電流涉及，是以這種方法其實(shí)不合適于某些應(yīng)
用。

PWM調(diào)光方案則是以某種快至足以袒護(hù)視物感覺閃耀的速率（凡是高于100MHz）在
零電流和最大 LED 電流之間舉行切換。該占空比轉(zhuǎn)變了有用均等電流，從而可實(shí)現(xiàn)高達(dá)
3000:1的調(diào)光規(guī)模（僅受限于最小占空比）。由于LED 電流要不處于最大值，要不被關(guān)斷，
所以該方法還具備可以或許制止在電流變化時(shí)發(fā)生 LED 色偏的長處，而在采用模擬調(diào)光時(shí)
這種LED 色偏現(xiàn)象是很常見的。

SangCheolHer 則看好 TRIAC 調(diào)光方案的市場前景，他表示：”可控硅（TRIAC，2 線
調(diào)光）將成為很是流行的處理完成方案，因?yàn)檫@種技術(shù)可以純粹使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)而不需任何
轉(zhuǎn)變。并且，它還可以或許擴(kuò)大為3 線調(diào)光，以制止出現(xiàn)與低功率因子值相干的缺陷。”

TRIAC 調(diào)光今日是業(yè)內(nèi)很是熱的1個(gè)話題，最初，TRIAC 調(diào)光器是為白熾燈而設(shè)計(jì)的，
但大多數(shù)用戶希望不異的 TRIAC 調(diào)光器也能對(duì)替代的 LED 燈舉行調(diào)光。梁后權(quán)表示：
“DiodesZetex今朝可為客戶供給全數(shù)的調(diào)光處理完成方案（包括PWM、模擬和TRIAC）。
例如，ZXLD1362LED 驅(qū)動(dòng)器用 1 個(gè) ADJ 引腳來實(shí)現(xiàn)模擬和 PWM 調(diào)光，這就為客戶帶來
了很大的設(shè)計(jì)靈活性。”

不過，鄭宗前以為，市場上 TRIAC 調(diào)光器的應(yīng)用方案應(yīng)該只是過渡性的，長遠(yuǎn)來講，
應(yīng)該會(huì)用PWM調(diào)光。他說：”首要的三點(diǎn)決定性因素為：1）用PWM調(diào)光從零到最光，都
不會(huì)有閃耀的現(xiàn)象。2）性能會(huì)更好。因?yàn)檎{(diào)光輸出功率采用了功率因子校陽電路，這是配
合全球?qū)艄獠捎霉β室蜃佑袕?qiáng)力壓制性的要求，雖然一般從25W 起頭有這要求，但美國
要求燈光從零瓦起已需強(qiáng)力壓制性功率因子校陽電路。如采用 TRAIC 調(diào)光將捐軀功率因子
和增長了電路的復(fù)雜性。是以，采用PWM調(diào)光可以供給最佳性能的選擇，也是未來的趨勢。
3）成本會(huì)更好。用PWM調(diào)整占空比，不需要太多分外的節(jié)制電路成本。”

AlexanderSommer也看好PWM調(diào)光方案前景，他說：”與模擬調(diào)光方法比擬，LED的
PWM 調(diào)光方法有以下長處：1）效率更高；2）不管調(diào)光程度有多大，許可 LED 一直在優(yōu)
化的和永恒固定的電流下工組；3）在全般調(diào)光規(guī)模內(nèi)LED 色彩色調(diào)保持一致（色彩色調(diào)像
流明輸出同樣隨LED工作電流而變化）。”

徐瑞包也坦率地說：”小我私家感覺，調(diào)制方式的選擇不該該決定于LED的功率。而應(yīng)
決定于終端產(chǎn)物的應(yīng)用要求。比如，顯示背光或LED 裝飾燈可能會(huì)選用PWM的調(diào)光方式，
色彩一致性好，亮度級(jí)別高?？墒菍?duì)一般的家用照明或貿(mào)易照明，模擬調(diào)光或 TRIAC 也能
夠選擇，不過會(huì)孕育發(fā)增添光彩偏，并且調(diào)光的級(jí)別會(huì)很低。”