如何優化LED色彩穩定度
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本文探討提供發光二極體(LED)調光的方法，分析LED調光對其長期性能及所發射出光的色彩穩定性之影響，并特別探討如何結合使用線性恒流穩流器(CCR)及數位電晶體來提供脈沖寬度調變(PWM)調光。
PWM為改變LED光輸出首要方法
光要多少才足夠?要求的發光量通常由所處環境與用途決定。就會議室而言，一般圓桌會議時的照明可能非常亮;但若使用投影系統來觀看會議材料，會議室的光就可能會調暗很多;起居室的照明通常會被調節從而營造恰當的氛圍;而汽車儀表板的背光則通常根據日間或夜間駕駛來自動調節。
光源已從非常易于調節的白熾燈轉向要求以特殊電路提供不同光等級的螢光燈。LED是業界出現的最新一代光源，要求采用新的電子電路來改變光等級。改變LED光輸出的方法有兩種，第一種是減小流經LED的電流，而LED發射的光量與流經LED的電流成正比;第二種方法是為LED提供脈波電流，LED發射出的光與工作周期(Duty Cycle)成正比。
使用減小電流的方法進行LED調光類似于大多數白熾燈泡使用的調光方法。這種減小電流的方法在為數不多的應用中可以接受，但隨著光等級降低，LED發出的光色彩也根據電流而變化。電流較小時，色度(Chromaticity)朝向黃色變化。圖1顯示不同電流時的典型色度變化。
圖1 LED不同正向電流時的典型色度變化
白熾燈泡的亮度能夠藉減小電流的方法來調光至低于完整亮度的1%，因為白熾燈是藉由電流流過燈絲，使燈絲發熱進而發光。但使用減小電流的方法，極難將LED亮度調至低于完整亮度的5%，因為所需的電壓勢會導致矽結點破裂并開始導電。LED是二極體，隨著結點破裂，它就像是電子雪崩，電阻急速下降。要提供足夠電壓，使LED以極低電流導電非常困難。圖2顯示LED在不同正向電壓(V)條件下的典型正向電流的曲線。
為LED提供脈波電流的方法也稱作PWM，這種方法已經成為改變光等級的首選方法。LED本身是矽元件，對應流經它們的電流導通及關閉而快速地導通和關閉。開關時間在100奈秒(ns)等級，相當于最大頻率10MHz。應用通常以100Hz～100kHz的頻率工作。頻率低于100Hz時，人眼會觀察到LED光閃爍。頻率在500Hz～20kHz之間時，電路可能產生能聽到的雜訊。調光是通過在單個開關周期的某部分時間內將LED導通;而在此開關周期的其余部分時間內，將LED關閉來實現。這種導通關閉周期稱作工作周期(D)，其表達方式為LED導通時間(TON)除以整個開關/導通周期時間(TS)(圖3)。
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