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【技能】模仿/PWM调光调配得宜 LED照明颜色更缤纷

类比式LED调光设计简单且成本低,但不适合需要稳定色温的应用;数位式PWM调光色温控制较佳,但须搭配MCU,增加系统成本。设计人员应考量应用需求,选择最适合的调光方案,方能达到理想的LED照明色彩及亮

类比式LED调光规划简略且本钱低,但不合适需求安稳色温的运用;数位式PWM调光色温操控较佳,但须调配MCU,添加体系本钱。规划人员应考量运用需求,挑选最合适的调光计划,方能到达抱负的LED照明颜色及亮度。

  在修建、区域与崁灯等照明运用中,颜色精确度非常重要,而发光二极体(LED)很合适供给精确颜色。LED颜色可随着混合红、蓝、绿、黄、白等各色而异;当多种颜色混合时,亮度有必要调整。本文针对多种LED混色的调光技巧进行介绍。

  精确频道亮度调控 LED完成丰厚颜色

  每颗LED晶体只能宣布单色光,若期望发明其他颜色,可运用红、绿、蓝三原色的LED灯混合,只需切换红、绿、蓝LED频道,即可发生七种根本颜色(红、绿、蓝、黄、紫、浅绿、白)。

  假如需求更丰厚的颜色,只须操控三原色的LED灯火亮度,就能发生很多颜色,包含调整各LED频道的亮度,并操控经过各LED串的电流调控明暗。改动LED白光灯的色温时,一般调整赤色与白色的LED串即可。

  调整LED明暗共有两种根本方法:类比(Analog)与脉冲宽度调变(PWM)。两者都是藉由装置开关形式或线性LED驱动器,操控经过LED串的均匀电流,以改动LED的亮度。

  图1为双串LED驱动器,其间包含一个降压切换器与一个线性稳压器。两个LED串均可挑选类比或PWM,两者各有优缺陷,大都运用是根据混色体现需求挑选调整方法。

  图1 双串可调光LED驱动器,包含一个降压转换器与一个线性稳压器。

  类比调光须把握电流改动起伏

  LED类比调光是藉由操控经过LED串的恒电流,到达调整明暗作用,可操控晶片内的LED电流参阅电压,或是操控晶片外的LED电流感测电压。

  大大都的LED驱动器,其内部包含切换稳压器与线性稳压器,其间的LED电流凹凸由公式1决议:

  ……公式1

  VREF为晶片内LED电流参阅电压,RSNS为电压感测电阻。

  藉着改动VREF可调整LED电流。有些LED驱动器晶片并不答应运用者改动LED电流参阅电压,而在答应改动LED电流参阅的晶片里,一般有两种改动方法:一是在晶片供给的参阅电压调整接脚上参加类比电压;二为透过I2C等数位通讯介面调整参阅电压,以图1为例,可藉由I2C的指令调整LED电流参阅电压。

  另一种类比调光方法为改动LED电流感测电压。大都运用的电流感测电阻低于1欧姆(ohm),也因而,没有必要运用电位计来改动电流感测电阻,藉由在晶片的电流感测接脚上,再参加外部直流电压即可到达作用。图2所出现的是改动电流感测电压,其典型类比调光线路,CS接脚的电压则可参阅下列公式2:

  图2 类比调光线路典范

  ……公式2

  在安稳的状态下,CS接脚电压会与参阅电压持平。透过调整外部的直流电压,或是调整可变电阻R2值,即可以改动LED电流。

  在混色运用中运用类比调光将会发现一项缺陷,此即因为LED色温会随电流改动,假如类比调光电流改动较大,LED亮度与颜色或许也会生变,导致无法发生抱负颜色。

  PWM调光色温操控精准

  PWM调光是以固定循环周期,以及频率开关LED来决议,其调光的LED电流核算可参阅下列公式3:

  ……公式3

  IDIM为调光后的LED电流,D为PWM调光信号的周期循环,ILED则为无调光的LED电流。

  LED PWM调光频率一般高于200Hz,肉眼无法发觉。许多LED驱动器晶片均具有PWM调光输入接脚,可接纳微操控器(MCU)发生的PWM调光输入信号。一般只要PWM调光信号变弱时,驱动器晶片才会封闭金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)驱动器;比及信号转强,MOSFET驱动器又会敞开;此外,内部线路在PWM调光循环封闭时仍持续运作,防止晶片有必要重新启动,形成PWM调光上升缘推迟。

  在开关形式LED驱动器中,电容一般会放在LED串之中,过滤高频率切换杂讯,亦可减缓PWM调光LED电流的升降缘。因而,高频率低循环PWM调光运用有必要移除电容。图3出现LED降压稳压器无输出%&&&&&%的PWM调光波形。

  图3 PWM调光LED电流波形

  类比至PWM调光具过热维护功用

  有些LED驱动器晶片具有「类比至PWM调光」功用,晶片调光接脚接纳类比信号后,转换为PWM调光信号。PWM调光频率固定,且循环周期与输入类比信号级成份额。

  照明运用里若无MCU,则类比至PWM调光计划助益极大。类比至PWM调光规划可发挥过热维护功用,假如LED板地温度超越设定值,PWM调光便可以下降LED电流。

  分流FET PWM调光适用于高频率

  分流FET PWM调光一般用于极高频率的LED PWM调光。图4出现以降压稳压器为根底的分流FET PWM调光线路,外部分流FET摆放方位与LED串平行,以敏捷绕过转换器输出电流;当分流FET敞开时,LED串封闭,反之亦然。所以,LED串透过分流FET到达有用的PWM调光。有些LED驱动器晶片供给MOSFET驱动器,做为分流FET PWM调光之用,故不需外部MOSFET驱动器。

  图4 分流FET PWM调光典范

  在分流FET PWM调光过程中,切换稳压器的电感电流保持不变,电感电流升降不会形成推迟。若具有功用强大的MOSFET驱动器,分流FET能以极高速开关,故PWM调光的LED电流升降缘适当尖利。分流FET PWM调光很合适高频率PWM调光运用。

  抱负LED照明有赖多方考量

  在LED混色运用中,调光对到达抱负颜色及亮度适当重要。LED调光方法很多,主要有类比调光与PWM调光两种。类比调光运用的线路较简略,本钱较低,也合适无MCU的体系,但并不合适需求安稳色温的运用;另一方面,PWM调光能削减LED电流改动形成的色差,故可到达适当精准的色温,但PWM调光一般需求微处理器发生输入数位信号,因而进步体系本钱。

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