LED照明亮度控制新技術(shù)特征與應(yīng)用

　　2.2新的調(diào)光技術(shù)--PWM調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用

　　LED發(fā)出光的波長(zhǎng)與器件內(nèi)被驅(qū)動(dòng)的正向電流關(guān)系密切。為了防止色調(diào)變化，須精心選擇調(diào)光方法。以往最常用的調(diào)光方法是改變器件上的正向電流或電壓。不幸的是電流或電壓的變化都會(huì)改變光的波長(zhǎng)，這種效應(yīng)與波長(zhǎng)成正比，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)經(jīng)受的色調(diào)對(duì)電流的變化最強(qiáng)。在很多應(yīng)用中，這種結(jié)果是不能接受的，如果采用PWM調(diào)制技術(shù)，就可以給LED正確調(diào)光，不會(huì)引起波長(zhǎng)變化。LED的通斷操作是通過(guò)改變占空比實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)正向電流(1F)是恒定電流。

　　2.2.1低頻高頻調(diào)光應(yīng)用

　?、诺皖l調(diào)光。由于LED具備穩(wěn)定的瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流，因而適合采用低頻凋光。LED的色溫在所有亮度下保持不變。低頻調(diào)光的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可將亮度降至1%。因此調(diào)光范圍為100：1。而頻率選擇是為避免可見(jiàn)閃爍， PWM信號(hào)必須大于100Hz。如果所選的頻率過(guò)高，內(nèi)置低通濾波器將開(kāi)始合并PWM信號(hào)，并產(chǎn)生非線性反應(yīng)。同時(shí)調(diào)節(jié)針的軟啟動(dòng)功能將導(dǎo)致PWM信號(hào)的上升或下降發(fā)生延遲。這將使LED電流具有非線性特性，在頻率增加時(shí)影響更為顯著。

　　常見(jiàn)的低頻和高頻信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制示意圖如圖2所示。該圖是以ZETEX的ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器為例的脈寬調(diào)制示意圖。

　　圖2 以ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器為例的脈寬調(diào)制示意圖

　　建議低頻的上限為lkHz。電感器可能聽(tīng)得見(jiàn)的噪音的影響也需要加以考慮。某些線圈松動(dòng)的電感器可能出現(xiàn)此類(lèi)情況，PWM頻率為lkHz時(shí)將比100Hz更加明顯。

　?、聘哳l調(diào)光

　　如果系統(tǒng)要求低輻射和輸入/輸出諧波，則適合采用高頻調(diào)光。但調(diào)光范圍將降至5:l。ZXLDl350具備整合高頻PWM信號(hào)的內(nèi)置低通濾波器，可進(jìn)行直流調(diào)光控制。如果PWM頻率高于10kHz左右，且占空比大于指定的最小值，裝置將保持工作狀態(tài)，輸出也將持續(xù)不變。

　?、禽斎刖彌_晶體管

　　進(jìn)行PWM調(diào)光時(shí)，輸入雙極晶體管Q宜使用集電極開(kāi)路輸出(如圖2所示)。以確保達(dá)到200mV的輸入關(guān)閉閾值。不使用緩沖晶體管也可直接進(jìn)行PWM控制，但必須格外謹(jǐn)慎。該操作將使內(nèi)置的1.25V電壓基準(zhǔn)負(fù)荷過(guò)重。如果100%PWM(直流)使用2.5V輸入電壓，進(jìn)入LED的輸出電流將達(dá)到正常電流的2倍。并可能損壞ZXLDl350。使用5V邏輯信號(hào)進(jìn)行過(guò)驅(qū)動(dòng)將極有可能在超出調(diào)節(jié)針額定電壓時(shí)損壞裝置。

　　⑷軟啟動(dòng)及去耦電容器

　　調(diào)節(jié)針上的任何附加電容器都將影響PWM信號(hào)上升和下降。由于上升時(shí)間將增加大約0.5ms/nF，因此需對(duì)此加以考慮。將其與100Hz PWM進(jìn)行對(duì)比，50%占空比時(shí)開(kāi)啟時(shí)間Ton，及關(guān)閉時(shí)間Toff為5ms，1%占空比時(shí)開(kāi)啟時(shí)間Ton為0.1ms。調(diào)節(jié)針上的lnF將導(dǎo)致0.5ms的上升時(shí)間，這將造成以低占空比進(jìn)行調(diào)光時(shí)出錯(cuò)和受到限制。

　　2.2.2利用線性以及PWM輸入信號(hào)準(zhǔn)確控制亮度

　　該方案是采用高度整合的技術(shù)。其特點(diǎn)是效率較高而且功耗較低，所需的外置組件也最少并可準(zhǔn)確控制溫度/亮度。而新型LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以能滿(mǎn)足這方面技術(shù)的需要，圖3所示為L(zhǎng)M3402/02HV開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的應(yīng)用示意圖。

　　圖3中的LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)有專(zhuān)用的亮度控制(DIM)接腳，可以利用線性以及PWM輸入信號(hào)準(zhǔn)確控制亮度。利用發(fā)光二極管發(fā)光的照明系統(tǒng)普遍采用PWM的光暗控制方式控制燈光亮度，這個(gè)亮度控制方法已成為業(yè)界普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)。只要調(diào)節(jié)正向發(fā)光二極管的電流，發(fā)光二極管的光線輸出量便會(huì)按照線性方式增減，但大部分光線的波段會(huì)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。部分應(yīng)用對(duì)顏色的要求并不十分嚴(yán)格，因此仍會(huì)采用線性的亮度控制方式，但汽車(chē)燈如煞車(chē)燈、液晶顯示器背光以及直接顯示的RGB發(fā)光二極管對(duì)亮度及色彩都有極嚴(yán)格的要求，因此這類(lèi)應(yīng)用一般都會(huì)采用PWM方式控制亮度。

　　圖3 LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的應(yīng)用示意圖

　　LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器特征如下：輸入電壓范圍 6V～75V，采用降壓穩(wěn)壓器的線路布局；可為發(fā)光二極管提供恒定的驅(qū)動(dòng)電流，回授電壓為200mV；當(dāng)RON接腳處于低電位時(shí)，停機(jī)電流便會(huì)進(jìn)一步降低；準(zhǔn)確的PWM亮度控制；開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)1MHz；設(shè)有磁滯功能，而且導(dǎo)通時(shí)間固定。因此，可以在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)關(guān)頻率(FSW)控制。