LED背光控制器调光方式探讨

（二）LED驱动IC模拟调光应用(Analog Dimming)

图(七)是通嘉科技新推出的单串升压式线性调光控制器LD5857，DIM脚位使用输入PWM讯号，将调光周期用于调节IC内部回授参考电压VREF(MAX)，如图(八)所示。DIM脚位控制IC内部参考准位VREF(MAX)导通周期，周期的电压准位为0.3V方波，所以将VREF(MAX)转变为一随DIM脚位周期而产生的方波(电压准位为0.3V)，进而产生——VREF=Duty×VREF(MAX)，使回授信号电压准位VFB=0.3V×Duty，藉由GM跟补偿电容C组成低通滤波LPF，得到一近似直流DC的COMP pin电压准位VCOMP值。DIM脚位的调光频率建议大于4 ~ 10的Fc(FC : Cut Off Frequency注１)，VCOMP会得到最佳DC值，形成模拟信号调光Analog Dimming。这种调光方式，在DIM Off 时LD5857 DRV Pin依然动作中，电感电流变化和缓，较低的电感电流涟波且输出LED的电流变化缓慢，因此输出电容电压不会有涟波，所以电感及电容不会出现像PWM调光时所产生的振动噪音。LED输出电压电流的波形，如图(九)所示。由于调光方式是模拟调光，所以在LED串路径上不需额外的开关组件做调光，所以控制方式简单，线路成本较便宜，调光时LED峰值电流降低，有助于延长LED寿命。且电感电流为连续波形非Burst波形，电感涟波电流小，Audio Noise问题不存在，也没有EMI及音频干扰问题。调光线性度佳，LED涟波电流小，无水纹波问题。

(注１: FC : Cut Off Frequency又称-3dB 截止频率，信号频率高于截止频率时，信号输出会大幅度衰减。)


图(七) 模拟调光应用线路


图(八) 模拟调光控制方式

WLED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，如图(十)所示。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。


图(九) 实测波形三


图(十) 模拟调光电流线性度

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。