LED照明亮度控制新技術(shù)特征與應用

　　2.2新的調光技術(shù)--PWM調制技術(shù)的應用

　　LED發(fā)出光的波長(cháng)與器件內被驅動(dòng)的正向電流關(guān)系密切。為了防止色調變化，須精心選擇調光方法。以往最常用的調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(cháng)，這種效應與波長(cháng)成正比，較長(cháng)的波長(cháng)經(jīng)受的色調對電流的變化最強。在很多應用中，這種結果是不能接受的，如果采用PWM調制技術(shù)，就可以給LED正確調光，不會(huì )引起波長(cháng)變化。LED的通斷操作是通過(guò)改變占空比實(shí)現的，這時(shí)正向電流(1F)是恒定電流。

　　2.2.1低頻高頻調光應用

　?、诺皖l調光。由于LED具備穩定的瞬時(shí)驅動(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。低頻調光的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可將亮度降至1%。因此調光范圍為100：1。而頻率選擇是為避免可見(jiàn)閃爍， PWM信號必須大于100Hz。如果所選的頻率過(guò)高，內置低通濾波器將開(kāi)始合并PWM信號，并產(chǎn)生非線(xiàn)性反應。同時(shí)調節針的軟啟動(dòng)功能將導致PWM信號的上升或下降發(fā)生延遲。這將使LED電流具有非線(xiàn)性特性，在頻率增加時(shí)影響更為顯著(zhù)。

　　常見(jiàn)的低頻和高頻信號進(jìn)行脈寬調制示意圖如圖2所示。該圖是以ZETEX的ZXLD1350驅動(dòng)器為例的脈寬調制示意圖。

　　圖2 以ZXLD1350驅動(dòng)器為例的脈寬調制示意圖

　　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(xiàn)圈松動(dòng)的電感器可能出現此類(lèi)情況，PWM頻率為lkHz時(shí)將比100Hz更加明顯。

　?、聘哳l調光

　　如果系統要求低輻射和輸入/輸出諧波，則適合采用高頻調光。但調光范圍將降至5:l。ZXLDl350具備整合高頻PWM信號的內置低通濾波器，可進(jìn)行直流調光控制。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)，輸出也將持續不變。

　?、禽斎刖彌_晶體管

　　進(jìn)行PWM調光時(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，但必須格外謹慎。該操作將使內置的1.25V電壓基準負荷過(guò)重。如果100%PWM(直流)使用2.5V輸入電壓，進(jìn)入LED的輸出電流將達到正常電流的2倍。并可能損壞ZXLDl350。使用5V邏輯信號進(jìn)行過(guò)驅動(dòng)將極有可能在超出調節針額定電壓時(shí)損壞裝置。

　?、溶泦?dòng)及去耦電容器

　　調節針上的任何附加電容器都將影響PWM信號上升和下降。由于上升時(shí)間將增加大約0.5ms/nF，因此需對此加以考慮。將其與100Hz PWM進(jìn)行對比，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。調節針上的lnF將導致0.5ms的上升時(shí)間，這將造成以低占空比進(jìn)行調光時(shí)出錯和受到限制。

　　2.2.2利用線(xiàn)性以及PWM輸入信號準確控制亮度

　　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確控制溫度/亮度。而新型LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩壓器可以能滿(mǎn)足這方面技術(shù)的需要，圖3所示為L(cháng)M3402/02HV開(kāi)關(guān)穩壓器的應用示意圖。

　　圖3中的LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩壓器設有專(zhuān)用的亮度控制(DIM)接腳，可以利用線(xiàn)性以及PWM輸入信號準確控制亮度。利用發(fā)光二極管發(fā)光的照明系統普遍采用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)界普遍采用的標準。只要調節正向發(fā)光二極管的電流，發(fā)光二極管的光線(xiàn)輸出量便會(huì )按照線(xiàn)性方式增減，但大部分光線(xiàn)的波段會(huì )出現偏移現象。部分應用對顏色的要求并不十分嚴格，因此仍會(huì )采用線(xiàn)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)光二極管對亮度及色彩都有極嚴格的要求，因此這類(lèi)應用一般都會(huì )采用PWM方式控制亮度。

　　圖3 LM3402/02HV開(kāi)關(guān)穩壓器的應用示意圖

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