백열등이나 기타 구식 전구는 전기 에너지를 사용하여 필라멘트나 가스를 가열하여 뜨거워지고 빛을 발산합니다. 발광다이오드(LED)는 특수 반도체 소재로 만들어져 내부를 통과하는 전기 에너지를 전계발광을 통해 빛으로 직접 변환합니다.
각 LED 재료는 특정 전압과 전류에 노출될 때 좁은 파장 범위 내에서 빛을 방출합니다. 이 값을 조정하면 LED의 빛 방출을 중단하거나 밝기를 변경할 수 있습니다.
설계자는 일반적으로 CCR(정전류 감소) 또는 PWM(펄스 폭 변조)을 사용하여 LED 밝기를 제어합니다. 두 가지 방법 모두 광 출력을 조절하는 데 사용되지만 작동 원리는 완전히 다릅니다. 다음은 각 방법 설계의 장단점입니다.
CCR은 종종 아날로그 디밍이라고도 하며 작동 원리는 LED에 흐르는 전류를 줄여 디밍을 달성하는 것입니다. 이는 깜박임이 발생하지 않는 간단하고 직관적이며 노이즈가 적은 방법이므로 기본 애플리케이션 시나리오에 적합합니다. 그러나 전류를 줄이면 LED 색상이 약간 변경될 수 있으며 특히 조명이 매우 어두운 조건에서는 조광 범위가 제한될 수 있습니다.
PWM은 각 펄스 기간 동안 일정한 전류를 유지하면서 LED를 빠르게 전환하여 디밍을 달성합니다. 이 기술은 색상 일관성을 유지하고 일반적으로 1% 미만으로 조정 가능한 더 넓은 조광 범위를 달성할 수 있습니다. 따라서 조도 조절이 가능한 조명이나 디스플레이 화면에 매우 적합합니다. 단점은 스위칭 주파수가 충분히 높지 않으면 PWM이 전자기 간섭(EMI)과 눈에 보이는 깜박임을 유발할 수 있다는 것입니다. 디자이너는 이러한 요소를 신중하게 고려해야 합니다.
PWM은 더 복잡한 드라이버와 EMI 필터링에 특별한 주의가 필요할 수 있는 반면, CCR은 색상 정확도나 초저 조광이 필요한 애플리케이션에서는 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 어떤 경우에는 CCR과 PWM을 결합한 하이브리드 접근 방식이 두 장점의 균형을 맞출 수 있습니다.
디자인 고려 사항
설계자는 지능형 설계를 선택하여 CCR 또는 PWM 조광의 한계를 극복할 수 있습니다. CCR의 경우 설계자는 넓은 전류 범위에서 안정적인 색상 성능을 갖춘 LED를 선택하고 감마 보정 또는 로그 조광 곡선을 적용하여 밝기 변화에 대한 인간의 인식에 맞게 조광 반응을 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 전환이 더 부드럽고 자연스러워질 수 있습니다. 드라이버를 신중하게 선택하고 열 관리를 최적화하면 추가 회로 없이도 색상 안정성을 유지하고 조광 성능을 확장하는 데 도움이 됩니다.
PWM 디밍의 주요 과제에는 깜박임, EMI 및 설계 복잡성이 포함됩니다. 이러한 문제는 눈에 보이는 깜박임을 방지하고 오디오 또는 카메라 시스템의 간섭을 최소화하기 위해 일반적으로 20kHz~25kHz 사이의 높은 PWM 주파수를 사용하여 극복할 수 있습니다. EMI는 회로 기판을 신중하게 설계하고, 필터를 사용하고, 조정 가능한 신호 속도와 기타 기능을 갖춘 LED 드라이버를 선택함으로써 효과적으로 제어할 수 있습니다. PWM 기능이 내장된 드라이버는 내부적으로 신호를 생성하여 프로세스를 단순화하므로 외부에서 드라이버의 정확한 타이밍 관리가 필요하지 않습니다.
CCR은 의료 환경, 실험실 또는 민감한 전자 장치가 포함된 장소와 같이 가장 낮은 EMI가 필요한 애플리케이션 시나리오에 더 적합할 수 있습니다. 이 옵션은 제한된 범위 내에서 안정적이고 부드럽고 깜박임 없는 조광 효과를 제공할 수 있으며, 상대적으로 간단한 구조로 인해 가정, 레스토랑, 대규모 장소 등의 일반 조명, 특히 단순성과 비용 효율성이 강조되는 상황에서 적합합니다.
PWM 디밍 기술은 탁월한 색상 일관성과 넓은 디밍 범위로 인해 무대 조명이나 매우 미세한 조명 제어가 필요한 상황에 자주 사용됩니다. 신호 소스가 통합된 PWM 드라이버는 내부 처리 타이밍 기능을 통해 설계 프로세스를 더욱 단순화하고 설계 복잡성을 줄입니다.
PWM 방식을 선택할 때
PWM 조광 방법은 다중 채널 제어, 색상 일관성 및 자동차 등급 신뢰성이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
예를 들어, Dior Inc.의 AL5887Q 고급 36채널 자동차 등급 LED 드라이버에는 듀얼 모드 기능이 있습니다. 정전류의 듀티 사이클(100%~3%)을 조정하면 딥 PWM 조광이 달성될 수 있습니다. 그러나 3% 미만에 도달하면 기존 아날로그 CCR 전용 회로를 사용하는 대신 아날로그 조광 모드로 전환하고 프로그래밍 가능한 디지털 제어를 통해 CCR과 동일한 조광 기능을 달성합니다.
AL5887Q에는 16MHz 발진기가 내장되어 있어 외부 클록이 필요 없으며 회로 기판 설계 및 레이아웃이 단순화되고 인쇄 회로 기판 설치 공간이 줄어들며 BOM(재료 명세서) 비용이 절감됩니다. 12비트 PWM 주소 지정 가능 레지스터와 30kHz 내부 PWM 생성기를 사용하여 더 나은 색상 혼합을 달성하고 노이즈를 줄입니다.
디자이너는 다음 애플리케이션에 이 기능을 사용할 수 있습니다.
자동차 내부 및 외부 조명
정보 엔터테인먼트 디스플레이 화면
상태 표시 등
터치스크린 및 LCD 디스플레이 백라이트
이러한 응용 분야에서는 LED의 색상과 강도를 제어해야 하며 이는 AL5887Q 드라이버(그림 1)가 달성할 수 있는 핵심 기능입니다.