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姓名	孫廷瑜(Ting-Yu Sun)  查詢紙本館藏	畢業系所	光電科學與工程學系
論文名稱	新型驅動電路應用於發光二極體自動光功率控制之設計及實現 (Design and Achievement of the New Type Driver Circuit for Light Emitting Diode with Automatic Photo-Power Control)
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摘要(中)	本論文闡述如何設計一脈波型自動光功率控制電路應用於發光二極體，在環境溫度改變的情況下，依舊可以維持穩定的定光功率輸出。相較其他方式，本論文最大的優點為不需要外接的光二極體（PhotoDiode）感測發光二極體之光功率變化，而是直接使用電路上的方式補償發光二極體光功率的改變。而脈波型的驅動方式，較一般連續型之推動方式，更方便於後級的應用。而在發光二極體以脈波型式驅動上，驅動電流值針對紅、綠以及藍色之發光二極體，可以達到穩定的62.5mA、37.5mA、37.5mA導通電流值。脈波型電路導通頻率最高可至200Hz，且無相位延遲之問題。無需光二極體之自動光功率控制電路可以維持從0℃至70℃之穩定光功率輸出，而紅、綠以及藍色之發光二極體其穩定光功率分別為8.4mW、5.2mW以及9.9mW。在相關應用上，使用脈波驅動三種光原色後，在紅、綠、藍色之Duty Cycle值分別為1：3：1時，可獲得最高的CRI值78.789。在紅、綠、藍色之Duty Cycle值分別為2：3：1時，可獲得最接近6500K色溫之6534K，且在此時CRI值為52.299。
摘要(英)	This paper elaborates how to design a Pulse Mode Driver Circuit for Light Emitting Diode with Automatic Photo-Power Control, which can still maintain the stability of optical power in the circumstances of ambient temperature changes. Compare to other modes; the most important advantage of this paper is that it doesn’t need PhotoDiode from externals to induct the changes of LED optical power, while it can straightly make use from circuit to compensate the changes of LED optical power,. And compare to general successive driving modes, the driving mode based on Pulse Mode makes the applications of last stage lots more handier. According to the LED driven by Pulse Mode, driver current of red, green, and blue LED can respectively reach stable numbers 62.5mA, 37.5mA, and 37.5mA. The frequency of Pulse Mode circuit can reach, the highest number, 200Hz, but without the problems of phase delay. When the circuit is controlled by the Automatic Power Control without of PhotoDiode, it can maintain the stability of optical power in the temperature range of 0℃ to 70℃. And the stable optical power of red, green , and blue PhotoDiode are respectively 8.4mW, 5.2mW, and 9.9mW。About related applications; after practicing the pulse to drive RGB, when the number of Duty Cycle is 1:3:1, the highest CRI number 78.789 will be reached. And upon the Duty Cycle number are respectively 2:3:1, the closest color temperature to 6500K, 6534K can be acquired, meanwhile, the CRI number will be 52.299.
關鍵字(中)	★ 自動光功率控制電路 ★ 發光二極體驅動電路	關鍵字(英)	★ automatic optical power control ★ LED driver
論文目次	中文摘要 ………………………………………………………………...ⅰ 英文摘要 ………………………………………………………………...ⅱ 致謝 ………………………………………………………..……… ⅲ 目錄 ………………………………………………………..……… ⅳ 圖目錄 ………………………………………………………..……… ⅵ 表目錄 ………………………………………………………..……… ⅷ 第一章 緒論 ……………………………………………………….………....1 1-1 動機 …………………………………………………….………....1 1-2 本論文內文編排 ……………………………………………….....2 第二章 發光二極體之特性及相關量測系統 …………………………….....3 2-1 發光二極體之特性 …………………………………………….....3 2-1-1 發光二極體之電效應 ……………………………………......4 2-1-2 發光二極體之光效應 ……………………………………......5 2-1-3 溫度效應 …………………………………………………......6 2-2 發光二極體之應用 ……………………………………………......7 2-2-1 用於驅動端之發光二極體 ………………………………......8 2-2-2 用於感測端之發光二極體 ………………………………....10 2-3 光學量測相關名詞定義及解釋 ………………………………....11 2-3-1 CIE 色品系統圖（CIE System）……………...……..….....11 2-3-2 色品圖（Chromaticity Diagram）………………………....12 2-3-3 相關色溫度（Correlated Color Temperature, CCT）.......13 2-3-4 演色指數系統（Color Rendering Index, CRI）………......14 2-4 自動光功率控制系統相關文獻回顧 …………………………....15 第三章 自動光功率控制系統之設計...…………………………………….18 3-1 自動光功率控制系統架構圖…………………………………......18 3-2 自動光功率控制系統電路架構 ………………………………....18 3-2-1 脈波型控制電路架構 …………………………………….....19 3-2-2 定電流電路系統 ………………………………………….....21 3-2-3 脈波型自動電功率控制系統電路之架構 ……………….....23 3-2-4 脈波型自動光功率控制系統電路之架構 ……………….....26 第四章 研究結果與討論 ………………………………………………… 29 4-1 紅、綠以及藍色發光二極體與溫度變化關係 ……………….....29 4-1-1 發光二極體導通電壓與溫度變化關係曲線 ……………….29 4-1-2 發光二極體光功率與溫度變化關係曲線 ………………….31 4-1-3 發光二極體主波長與溫度變化關係曲線 ………………….32 4-2 自動光功率控制系統實驗結果 ………………………………....34 4-3 脈波型自動光功率控制系統之應用實驗結果 ………………....38 第五章 結論與未來展望 ………………………………………………….43 5-1 結論 ……………………………………………………………....43 5-2 未來展望 ………………………………………………………....44 參考文獻 …………………………………………………………………....46
參考文獻	〔1〕劉如熹，王健源，“白光發光二極體製作技術”，page1-30，全華圖書，民國90年。 〔2〕李嗣涔，管傑雄，孫台平 合著，“半導體元件物理”，三名書局，民國84年3月。 〔3〕http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:PnJunction-Diode-ReverseBias .PNG 〔4〕E.Fred Schubert,Light-emittind Diodes,2nd Ed.,Cambridge University Press,New York,2006 〔5〕National Semiconductor,"LED Applications and Driving Techniques",Online seminars 〔6〕日亞NSSM016AT內部規格表 〔7〕http://www.rfcafe.com/references/general/color-chart.htm 〔8〕http://www.pfk.ff.vu.lt/cie/1931CIE_explanation.htm 〔9〕http://140.116.161.120/course/961/U.Z.Shou/Chapter%2011.pdf 〔10〕Greenbrg,R.,“Consumer applications of power semiconguctors”, Proceedings of the IEEE Volume 55,Issue8,Aug.1967.page1426~1434. 〔11〕Ota,Y.,Swartz,R.G,Archer,V.D.,Ⅲ,Kootky,S.K.,Banu,M.,Dunlop, A.E.“High-speed,brust-mode,packet-capable optical receiver and instanteous clock recovery for optical bus operation”,Lightwave Technology,Journal of Volume 12,Issue 2,Feb.1994.page325~331. 〔12〕A.P.Dancy,A.P.Chandrakasan, “Ultra low power control circuits for PWM converters”in Proc.IEEE Power Electronics Specialists Conference,pp.21-27 ,1997. 〔13〕A.P.Dancy,R.Amritharajah,A.P.Chandrakasan,“High efficiency Multiple-output DC-DC conversion for low-voltage Systems,”IEEE Trans.on VLSI System,vol.8,June,2000. 〔14〕C.H.Tso,J.C.Wu,“An integrated digital PWM DC/DC converter,”IEEE International Conference on Electronics,Circuits and System,Vol.1,pp.104-107,Dec.,2000. 〔15〕Chih-Hsien Lin；I-Chen Yao；Chun-Cheng Kuo；Shyh-Jye Jou,“2.5 Gbps CMOS laser diode driver with APC and digitally controlled current modulation”,ASIC,2002.Procedings.2002 IEEE Asia-Pacfic Conference on 6-8 Aug.2002.page77-80. 〔16〕Dieter Verulst ,Johan Bauwelinck, Yves Martens,Xing-Zhi Qiu,and Jan Vandewege,“A Fast and Intelligent Automatic Power Control for a GPON Burst-Mode Optical Transmitter”,IEEE Photon.Tech.Lett.,Vol .17,Nov.,2005,pp.2439-2441. 〔17〕Authors Chanchai Pomsuwan Department of Electronics,Faculty of Engineering Kingmongkut's Institute of Technology Ladkrabang, KMITL"Automatic optical power and extinction ratio control of 4.25Gbps optical transceiver"2008 11th IEEE INTERNATIONAL CONFERCNCE ON COMMUNICATION TECHNOLOGY PROCEEDING 〔18〕聯發科技股份有限公司自動功率控制器專利，圖第6頁，民國92年3月26號。 〔19〕林宏森“以RGB發光二極體為LCD背光源之光學迴授補償”，國立中央大學碩士論文,July 2005。 〔20〕Yukio Tanaka,Toshihiko Toyama,and Ryoichi Tohmon"A Novel Temperature-Stable Light-Emitting Diode" IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.41,NO.7,JULY 1994 〔21〕Dieter Verhulst,Student Member,IEEE,Johan Bauwelinck,Member,IEEE,Yves Martens,Xing-Zhi Qiu,Member,IEEE,and Jan Vandewege,Member,IEEE"A Fast and Intelligenr Automatic Power Control for a GPON Burst-Mode Optical Transmitter"IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.17,NO.11,NOVEMBER 2005 〔22〕S.C.Bera,Member,IEEE,R.V.Singh,and V.K.Garg"Temperature Behavior and Compensation of Light-Emitting Diode"IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTER,VOL.17,NO.11,NOVEMBER 2005 〔23〕Ankit Dwivedi,Nazim Ali,Divya Bisht,Nidhi Saxena,Amit Garg,Reena Sharma,Vishal Dhingra Department of Electronics Acharya Narendra Dev College,University of Delhi"Understanding L-I Characteristics of Light Emitting Diode and Laser Diodes"2nd NATIONAL CONFERENCE MATHEMATICAL TECHNIQUES:EMERGING PARADIGMS FOR ELECTRONICS AND IT INDUSTRIES 〔24〕Ingo Speier&Marc Salsbury"Color Temperature Tunable White Light LED System"SPIE,VOL.6337,63371F,SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOLID STATE LIGHTING.
指導教授	陳鐘沅、張榮森 (Chung-Yuan Chen、Rong-Seng Chang)	審核日期	2010-7-23
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