能够兼顾显示和成本的创新LED省电方案介绍

　　近年来因能源短缺，节能议题日趋受到重视，目前的照明设备为达到低功率消耗、寿命长、无污染、启动时间短等需求，已经大量採用高亮度的发光二极体（LED）取代传统的照明光源。LED驱动器则提供恆定电流控制，使得LED维持稳定的发光亮度与饱和的色彩频谱，为了符合工业与节能标準的显示萤幕系统设计，LED驱动器必须具备自动省电特性。

　　降低LED驱动器　功耗损失为当务之急

　　LED于讯息萤幕、交通号誌及部分影像萤幕应用上，只有部分时间和区域会被驱动器点亮（图1），汽车测速或限速显示装置的黑色区域是LED熄灭部分；红色及白色则为LED被点亮部分。若是在LED熄灭的区域，LED驱动器还维持在正常运作，只是在不点亮LED的状态下，长时间下来，整面萤幕的功率消耗将会提高，且驱动器寿命减短，无法达到省电的效果。为了达到省电功能，当车辆经过特定路段，LED测速装置会自动点亮并告知驾驶员车速，经过一段时间，若无车子通过，测速装置会自动熄灭，LED不会消耗电流，驱动器即自动进入睡眠模式，如具有省电模式的LED驱动器，在进入睡眠模式后，仅消耗0.1毫瓦以下的功率，可使整面萤幕的平均消耗功率大为降低。而降低驱动器的散热功率也能提升整体的电源效率，方法包括降低电源电流（IDD）、电源电压（VDD）、LED电压（VLED）及输出端耐受电压（VDS）等。透过下列公式运算可得知驱动器的散热功率：

　　图1　汽车测速或限速显示装置

　　PSD＝PDN+PDM PSD：系统上全部驱动器的散热功率 PDN：系统上正在运作的驱动器散热功率 其中，PDN=（IDD×VDD）+IOUT×Duty×VDSx16）×N，而N为正在运作的驱动器总数量；PDM：系统上没有运作的驱动器散热功率，其中，PDM＝IDD×VDD×M，而M为没有运作的驱动器总数量。

　　此外，可透过下列运算式得知驱动器功率损失： PDRVLOSS＝PALLDRV - PUSEDRV PDRVLOSS：未使用到的驱动器功率损失 PALLDRV：所有驱动器的功率消耗 PUSEDRV：正在点亮的驱动器功率消耗 然而，下列数种方法可达到降低功率损失的效果，但相对须付出成本或影响整面萤幕的显示品质。其中，产业界已开发出两种方式：强制性休眠模式（Sleep Mode）及零节能省电模式（0-Power Mode）的LED驱动器，可达到上述省电的需求，且不会有其他负面影响。

　　传统LED驱动器　省电方式有诸多缺陷

　　传统LED驱动器省电方式包括低操作电压和R-EXT接脚浮接，其运作塬理如下：

　　?低操作电压

　　将整面萤幕上的驱动器操作在允许的最低额定电压以下，如3伏特，透过关係式P＝I×V可知，当供应电压降低，功率消耗亦跟着降低，以达到省电目的。但此方法受到应用条件的限制，当VDD与VLED共用时，若使用蓝光或绿光LED，就需要比较高的电压（图2）。

　　图2　当VDD与VLED共用时的省电方式

　　?R-EXT接脚浮接

　　R-EXT脚位浮接后（图3），将关闭驱动器内部的电流调整器，大约会有50%的省电效果，然而，此方式也会增加系统设计成本和复杂度，且某些IC浮接后可能出现异常。

　　图3　当R-EXT接脚浮接时的省电方式

　　崭新LED驱动器兼具省电/低成本/稳定/简化设计优势

　　现阶段的LED驱动器省电方案包含高亮度LED使用、强制性休眠模式及0-Power模式，其运作原理如下：

　　?高亮度LED的使用

　　高亮度LED的效率高于传统型LED数倍，在相同亮度表现下，驱动器提供较小的恆定电流给高亮度LED，所以驱动器的额定最大输出电流降低，额定消耗电流也跟着降低。

　　?强制性休眠模式

　　透过外部命令使驱动器进入休眠状态或回復到正常状态，驱动器在休眠状态时，仅维持数位电路运作，大部分类比电路关闭，驱动器约有0.1毫瓦以下的功率消耗，达到99%的省电效率。

　　驱动器进入休眠模式时，驱动器绝大部分的类比电路与少部分的数位电路进入省电模式，消耗电流降低到塬来的1%，为了系统应用上的弹性，驱动器仍保留串列输入与输出的传输介面。

以现今厂商所开发的LED驱动器来看，若驱动器处于休眠状态，对于其他命令的输入，驱动器不会有所回应，如强制错误侦测命令、过热旗帜命令、设定暂存器命令、0-Power模式命令及类比输出暂存器栓锁命令，所以当有下一组讯号输入（IC输入端--CLK、SDI、LE、OE）时，时鐘讯号会将移位暂存器的资料依序在串列输出端推出。换言之，当控制讯号是分别控制不同驱动器的时候，即可以控制部分的驱动器进入休眠模式，而另一部分的驱动器仍可正常维持运作。而当下达LE+（7×CLK）的命令时，驱动器即能回到正常启动状态，并将类比输出暂存器（Ou