近年來因能源短缺,節(jié)能議題日趨受到重視,目前的照明設備為達到低功率消耗、壽命長、無污染、啟動時間短等需求,已經大量採用高亮度的發(fā)光二極體(LED)取代傳統(tǒng)的照明光源。LED驅動器則提供恆定電流控制,使得LED維持穩(wěn)定的發(fā)光亮度與飽和的色彩頻譜,為了符合工業(yè)與節(jié)能標準的顯示螢幕系統(tǒng)設計,LED驅動器必須具備自動省電特性。
降低LED驅動器 功耗損失為當務之急
LED于訊息螢幕、交通號誌及部分影像螢幕應用上,只有部分時間和區(qū)域會被驅動器點亮(圖1),汽車測速或限速顯示裝置的黑色區(qū)域是LED熄滅部分;紅色及白色則為LED被點亮部分。若是在LED熄滅的區(qū)域,LED驅動器還維持在正常運作,只是在不點亮LED的狀態(tài)下,長時間下來,整面螢幕的功率消耗將會提高,且驅動器壽命減短,無法達到省電的效果。為了達到省電功能,當車輛經過特定路段,LED測速裝置會自動點亮并告知駕駛員車速,經過一段時間,若無車子通過,測速裝置會自動熄滅,LED不會消耗電流,驅動器即自動進入睡眠模式,如具有省電模式的LED驅動器,在進入睡眠模式后,僅消耗0.1毫瓦以下的功率,可使整面螢幕的平均消耗功率大為降低。而降低驅動器的散熱功率也能提升整體的電源效率,方法包括降低電源電流(IDD)、電源電壓(VDD)、LED電壓(VLED)及輸出端耐受電壓(VDS)等。透過下列公式運算可得知驅動器的散熱功率:
圖1 汽車測速或限速顯示裝置
PSD=PDN+PDM PSD:系統(tǒng)上全部驅動器的散熱功率 PDN:系統(tǒng)上正在運作的驅動器散熱功率 其中,PDN=(IDD&TImes;VDD)+IOUT&TImes;Duty&TImes;VDSx16)&TImes;N,而N為正在運作的驅動器總數(shù)量;PDM:系統(tǒng)上沒有運作的驅動器散熱功率,其中,PDM=IDD×VDD×M,而M為沒有運作的驅動器總數(shù)量。
此外,可透過下列運算式得知驅動器功率損失: PDRVLOSS=PALLDRV - PUSEDRV PDRVLOSS:未使用到的驅動器功率損失 PALLDRV:所有驅動器的功率消耗 PUSEDRV:正在點亮的驅動器功率消耗 然而,下列數(shù)種方法可達到降低功率損失的效果,但相對須付出成本或影響整面螢幕的顯示品質。其中,產業(yè)界已開發(fā)出兩種方式:強制性休眠模式(Sleep Mode)及零節(jié)能省電模式(0-Power Mode)的LED驅動器,可達到上述省電的需求,且不會有其他負面影響。
傳統(tǒng)LED驅動器 省電方式有諸多缺陷
傳統(tǒng)LED驅動器省電方式包括低操作電壓和R-EXT接腳浮接,其運作塬理如下:
?低操作電壓
將整面螢幕上的驅動器操作在允許的最低額定電壓以下,如3伏特,透過關係式P=I×V可知,當供應電壓降低,功率消耗亦跟著降低,以達到省電目的。但此方法受到應用條件的限制,當VDD與VLED共用時,若使用藍光或綠光LED,就需要比較高的電壓(圖2)。
圖2 當VDD與VLED共用時的省電方式
?R-EXT接腳浮接
R-EXT腳位浮接后(圖3),將關閉驅動器內部的電流調整器,大約會有50%的省電效果,然而,此方式也會增加系統(tǒng)設計成本和復雜度,且某些IC浮接后可能出現(xiàn)異常。
圖3 當R-EXT接腳浮接時的省電方式