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鄭剛：大家好，直接開講，因為LED很熱，市場上也有各種各樣的LED器件，我想為了體現特色，就把投影機應用的LED拿出來談。我接觸領域應用以來，感覺上投影機應用的要求是最高的，因為投出來的光被我們的眼睛看到，而且分辨在細節的圖像上來，如果表現不好可能大家就會看到今天這樣的效果，應該顯示白色的地方都是白色，但是藍色里面有紅色，為什么這樣呢？有不同顏色的光混在一塊，我們做投影機要把不同顏色的光區分開，需要的時候再混合起來。 首先作為基礎來講，LED是我們最關注的對象，雖然我準備的內容從LED開始談起，這里面有很多有關LED的資料，LED對于我們做驅動的人來講，最重要的特性是V/I關系是非線性的，非線性表現出來的不是給了多高的電壓就給多少電阻出來，大家可以從曲線圖上看到，這里有一個示意圖，電壓小小的變化就帶來電流很大的變化，就是因為這個原因，用電壓驅動帶來很大的狀況，電壓的誤差帶來電流很大的誤差，如果控制的方向從這個方向看過去，設置一個電流，引起的電壓變化對我們是沒有影響的。因為LED發光的時候，發光量和電流相關，也就是LED驅動的時候一定要用電流做的很重要的原因。 另外，LED的發光效率和電流的關系，看起來是對應的，但不完全線性，電流的增加不不代表發光量一定會增大，到高端以后發光量就會增大。1A的LED工作在350MA，有可能工作的效率是最高的。LED驅動的時候最大電流值出現限制，這是大家都注意到的參數。這個圖我覺得里面有一個很好的地方就是告訴你，在不同的脈沖安度情況下，電流最大值是不一樣的，25℃的情況下，LED持續供電可以有500MA的電流，但是只有一個ns的脈沖安度，是1‰，最大電流值是2A。如果溫度升高，就要求一定要下降了。而且持續供電的電流也要下降。 不好意思這里插一句：我今天應主辦方的邀請來談談LED的驅動技術。因為時間比較急，稿件在所有內容都確定之后，所以你們拿到的印刷本里面沒有這個內容，就是因為通知得比較晚，來不及做準備，昨天才把稿子準備好。 LED在應用當中還有很重要的影響，波長也會發生變化，就是往紅光的方向移動，我們稱為紅移。這是VF值的應用，我們看到溫度每度的變化，大概VF值下降兩個μv，不同的產品可能特性也有一定的差異。另外，同樣的一個型號，你拿到的LED VF值也是有差異的，這里的一款是我的客戶提供的LED，是一種顏色的LED合在一塊，是拿來做投影機的產品。你可以看到藍光和綠光VF值的變化范圍在 0.6V，最大值是4.9V，這是電流700μA的情況下計算出來的。如果我們在應用當中，拿常見的穩壓器供電，比如說一個DC-DC就是一個降壓器件，根據LED的狀況把它設定為3.6V，有的LED得到的電流是700μA，有的只有200-300μA，從所談的特性得到一個結論，把LED并聯連接的時候，各LED流過的電量不同、亮度不同，顏色也不一樣。我們在應用的時候，應該把LED拿來串聯連接，最簡單的做法就是給一個電壓源，LED串聯起來里面串上一個電阻，這是最簡單的做法。我們在市場上也看到這樣的產品，深圳有一個專門賣汽車上的LED產品的市場，大多數用LED做的車燈都是用電阻串聯起來的，哪怕是一個穩壓器件都沒有，這是很可怕的事情，因為LED的壽命不是太長，碰得巧VF值比較高，壽命就可能比較長。 單用電阻限流是不夠的，這里要說明的問題就是，電壓會發生變化，電阻值也會發生變化，溫度變化的時候也會變化，很多因素讓我們不能這樣去做事。具體在應用當中，LED的驅動會有各種各樣的做法，大家可以說網站的論壇中談，我們做LED路燈的時候到底應該怎么驅動，有的就是把100顆1W的LED串聯起來，用一顆電阻完成，電阻的成本比較低，LED只是串聯起來，所有的LED表現都是一樣的，這時候發光的量是相等的。可是這個時候就有一個問題，如果集中某一個LED壞了，尤其是開路，那所有的LED都不會亮，這是制作路燈的時候面臨的風險。 這是中間的風險，用一顆電阻驅動LED，由于我們剛才談到的時候，這時候把LED拿來并聯用，由于不同的影響，兩串LED流出來的電流也是不同的。這里面帶來一個問題，流出電流比較高的LED，壽命比較短，第二串LED本來不容易壞，由于前面的壞了以后，壽命極快的縮短。第三種做法是LED的數量是增多了，成本有增加，但是可靠性大大提高。我用的幾個詞形成這種做法，也不知道大家覺得是否合適：榮辱與共、貧富不均、齊頭并進。 我們有幫助客戶提供參照設計，這里的做法就是我在用一個驅動器驅動很多LED的時候，我們可以把LED拿來做并聯連接，但這時候最好的做法是增加均流的電路，電路里面那么多的晶體管，所形成的電路是電流性的電路，這是很簡單的標準做法，可以供大家參考。由于電路部分會消耗一部分能量，而且消耗得越多，均流效果越好。一定要降低驅動部分的成本做法可以由不同的做法完成。 在LED應用也有另類的研究，像流入LED的紋波對線路的影響，這張圖LED的紋波對光效的影響，上面這條線是100%，每一條線是1%的變化，大概在電流紋波在100%的時候，也就是說看到的完全是電流從零一直變化到最大值。無論如何，背景紋波對光效、發熱和壽命是有不利影響的，所以，設計者應努力降低流過LED的電流紋波。如果說要求不高，社會也可以接受，但是因為LED在應用的時候盡量驅動，所以紋波的增大對它是不利的，設計當中應該盡量減少紋波。 下面內容進入投影技術的部分，我們對投影技術基礎有一個了解。里面涉及DLP技術和LCoS技術，這里面是DLP的顯示技術，圖的左邊是用三個DLP芯片完成的，每個DLP里面有很多小鏡子，用小鏡子的反光經過光學投影系統里面投影到屏幕上，讓大家看到一個個的點。也可以室外單片式結構，透過旋轉的色輪按時間順序分別產生R/G/B三基色圖像，利用人眼的視覺暫留特性，可看到彩色的圖像。另外在色輪總是有不同顏色的交界部分，如果在這個時候，交界的時候有不同的顏色光都出來，我們可以看到什么效應呢？就是彩虹效應，就是該顯示紅色的時候，綠色進來了，這樣會混在一塊，這也是今天我們看到投影的時候，也是在家里看電影、看電視的時候，圖像不是那么清晰，色彩不是那么飽和的原因。 第二種顯示技術LCoS，LCoS是屬于micro LED投影技術，它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LED的基片。用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射，形成CMOS基板。這里顯示出來的是 LCoS兩種不同的技術，一種是采用三片LCoS芯片組成的，有上角的圖只有一張LCoS的芯片，在不同時間有不同圖像的做法，從應用方面來說，單芯片和雙芯片是相類似的，我們所看到的惠普電視也是用LCoS技術進行的。 現在的投影機里面所用的燈泡都是UHP汞燈，這種汞燈是利用超高壓放電，汞燈器在發電的時候從紫外線一直到紅光，都有很強的輻射。蒸氣壓越高可見光的部分越豐富，這時候發光的效率也在下降，因為一般作為汞燈來講，效率比較好的是低壓汞燈，一到超高壓以后光效下降了，但是有一個好處是汞燈的亮度非常高。實際上我們在用投影機的時候，不追求效率而是追求光的亮度。一般投影機用的燈，至少在15Mpa以上的大氣壓，有的到上千瓦功率。下面的圖展示的是汞燈大概的結果，也是它的主線圖。我們在使用汞燈的時候，就是用攝影取得不同波長的光，但是我們又不能分成太細，都是取了非常寬的平谷。 在采用LED光源以后，我們就可以直接控制LED的發光和不發光，把R/G/B三種光混在一塊，最后經過LCoS或者DLP的芯片得到我們想要的情況。因為LED開光的時候用ns計算，是可以消除兩種不同顏色光的疊加，因為LED的普線很窄，可以有飽和度非常高、非常清晰的效果。我看到采用LED做的投影效果，甚至有可能你看到的顏色是假的，就是因為它非常艷麗，有這樣的效果。我們看到右邊的色型圖，其實這是不對的，顏色發生最大的變化，藍色的部分還在，紅色部分嚴重缺少，綠色部分也看不出來，所以所看到UHP汞燈光源，發光大概在這個位置上，這個圖怎么看呢？現在我們有三種不同顏色的燈，在這里是一種，在這里是一種，在構成顏色系統的時候，就是有三個不同的顏色他們所構成的這樣的三角區域在這個范圍之內的所有顏色都能生成出來，如果是兩種不同的顏色，就是一個顏色上面的顏色區可以看出來。把光分開就是很模糊的區域，出來的最終效果不會很好。使用LED之后，我們可以選擇色點三個角上，可以覆蓋的范圍非常寬，你可以得到非常精細的色彩效果。 剛才已經把兩個比較的優點和缺點都談了，我這里就不再細述了。投影機對LED的光源提出了一些要求，這是我們在應用當中總結出來的，就是R/G/B當中，LED輪流發光，高速開關、切換，切換時兩種不同顏色不允許重疊。而且在使用的過程當中，會考慮到一個問題，就是某一時間不需要某一顏色的光，但是下一個開的時候，光的脈沖要完全一樣，避免重復性不好的問題；另外，因為我們要把屏幕放大，圖像要很清晰，還要滿足大功率光輸出的需要，所以對LED需求功率也要很大。對于高端的系統要有錄像分析的功能，我們在看電影的時候可以明確感覺到，看晚上場景的時候希望它很暗，那時候發出很多光是沒有意義的，我們需要節能，不該有光輸出的時候要盡量減少，需要有亮度的時候可以投射出來，亮度的動態范圍也增大了，這樣看起來的效果就會很大，所以就需要隨時進行光源的亮度調整，R/G/B三種顏色可以獨立調整，這是更進一步分析的結果。 |
