在討論pwm調光技術與(yu)原(yuan)理前，我們(men)先了解一下(xia)LED調光(guang)。不(bu)(bu)同(tong)場合對于(yu)光(guang)的(de)要(yao)求是不(bu)(bu)同(tong)的(de)，同(tong)一個(ge)場合在不(bu)(bu)同(tong)的(de)情(qing)境下(xia)對于(yu)光(guang)的(de)要(yao)求也是不(bu)(bu)同(tong)的(de)。舉一個(ge)最(zui)常見的(de)例子，會議室，在會議上(shang)討論(lun)發言時燈(deng)光(guang)要(yao)求明亮，而投影儀(yi)演示時要(yao)求燈(deng)光(guang)調暗。再比如一些高級的(de)會所、酒店、餐廳都會利用燈(deng)光(guang)來(lai)營(ying)造(zao)不(bu)(bu)同(tong)的(de)環境氛(fen)圍，所以光(guang)通(tong)(tong)量的(de)大小通(tong)(tong)常由環境和用途決定。

　　當下LED作為主要照明光源，改變光的輸出需求當然在不斷增加。改變LED光輸出的方法一般有兩種：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(即pwm調光)。使用減(jian)(jian)小(xiao)電(dian)(dian)流的(de)方(fang)法進行(xing)LED調光(guang)類似于大(da)多數白熾(chi)燈泡使用的(de)調光(guang)方(fang)法。這(zhe)種(zhong)減(jian)(jian)小(xiao)電(dian)(dian)流的(de)方(fang)法在為(wei)數不多的(de)應用中(zhong)可以接受，但隨(sui)著光(guang)等(deng)級(ji)降低，LED發(fa)出的(de)光(guang)色(se)(se)彩也根據(ju)電(dian)(dian)流而變化(hua)。電(dian)(dian)流較(jiao)小(xiao)時，色(se)(se)度(Chromaticity)朝向黃色(se)(se)變化(hua)。圖1顯示(shi)不同電(dian)(dian)流時的(de)典型(xing)色(se)(se)度變化(hua)。

圖(tu)1 LED不同正向電流時(shi)的(de)典型(xing)色度變化

　　白(bai)熾燈(deng)泡(pao)的亮(liang)度(du)能夠藉(jie)減小電(dian)(dian)(dian)流(liu)的方(fang)法來(lai)調光(guang)至低于完整(zheng)亮(liang)度(du)的1%，因(yin)為白(bai)熾燈(deng)是(shi)藉(jie)由電(dian)(dian)(dian)流(liu)流(liu)過燈(deng)絲(si)(si)，使(shi)燈(deng)絲(si)(si)發熱進而發光(guang)。但使(shi)用減小電(dian)(dian)(dian)流(liu)的方(fang)法，極難(nan)將LED亮(liang)度(du)調至低于完整(zheng)亮(liang)度(du)的5%，因(yin)為所需的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)勢會導致矽結(jie)點破(po)(po)裂(lie)并(bing)開始導電(dian)(dian)(dian)。LED是(shi)二(er)極體(ti)，隨著結(jie)點破(po)(po)裂(lie)，它就像是(shi)電(dian)(dian)(dian)子雪崩，電(dian)(dian)(dian)阻急速下降。要提(ti)供足(zu)夠電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，使(shi)LED以極低電(dian)(dian)(dian)流(liu)導電(dian)(dian)(dian)非常困難(nan)。圖2顯(xian)示LED在不同正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(V)條件(jian)下的典型正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)流(liu)的曲(qu)線。

圖2 LED在不(bu)同正向(xiang)電壓條件下(xia)的典型(xing)正向(xiang)電流(liu)

　　為LED提供脈波電(dian)流的(de)(de)方法也(ye)稱(cheng)作(zuo)PWM，pwm調光(guang)方法已經成(cheng)為改變光(guang)等級的(de)(de)首選方法。LED本身是矽元件，對應流經它(ta)們(men)的(de)(de)電(dian)流導通(tong)(tong)及關(guan)閉而快速地導通(tong)(tong)和關(guan)閉。開(kai)(kai)關(guan)時(shi)(shi)(shi)間(jian)在(zai)(zai)100奈秒(ns)等級，相當(dang)于最大(da)頻(pin)率(lv)10MHz。應用通(tong)(tong)常(chang)以100Hz～100kHz的(de)(de)頻(pin)率(lv)工作(zuo)。頻(pin)率(lv)低于100Hz時(shi)(shi)(shi)，人眼會(hui)觀察(cha)到LED光(guang)閃(shan)爍。頻(pin)率(lv)在(zai)(zai)500Hz～20kHz之(zhi)間(jian)時(shi)(shi)(shi)，電(dian)路可能(neng)產(chan)生(sheng)能(neng)聽(ting)到的(de)(de)雜訊(xun)。調光(guang)是通(tong)(tong)過在(zai)(zai)單(dan)個(ge)開(kai)(kai)關(guan)周期(qi)的(de)(de)某(mou)部分時(shi)(shi)(shi)間(jian)內將LED導通(tong)(tong);而在(zai)(zai)此開(kai)(kai)關(guan)周期(qi)的(de)(de)其(qi)余(yu)部分時(shi)(shi)(shi)間(jian)內，將LED關(guan)閉來實現。這種導通(tong)(tong)關(guan)閉周期(qi)稱(cheng)作(zuo)工作(zuo)周期(qi)(D)，其(qi)表達方式為LED導通(tong)(tong)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(TON)除以整(zheng)個(ge)開(kai)(kai)關(guan)/導通(tong)(tong)周期(qi)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(TS)(圖3)。

圖3 LED的開(kai)關周期示意圖及(ji)工作(zuo)周期計算公式

　　在(zai)LED導通(tong)(tong)期間，流(liu)經(jing)LED的(de)電流(liu)保持恒(heng)定(ding)，使(shi)LED發射(she)的(de)光恒(heng)定(ding)，且無色度(色彩)變(bian)化。亮度與(yu)LED導通(tong)(tong)時(shi)間所占的(de)百分比(bi)成正比(bi)。 LED調(diao)光既可(ke)通(tong)(tong)過(guo)減(jian)(jian)小(xiao)電流(liu)，亦(yi)可(ke)通(tong)(tong)過(guo)縮(suo)短(duan)LED導通(tong)(tong)時(shi)間來進行。減(jian)(jian)小(xiao)電流(liu)的(de)方(fang)法會導致LED光輸出的(de)色彩變(bian)化，首選的(de)方(fang)法是(shi)通(tong)(tong)過(guo)使(shi)用PWM調(diao)光訊號(hao)來縮(suo)短(duan)LED導通(tong)(tong)的(de)時(shi)間。