大功率LED調光模式分析

　　對比度一般都被定義為系統可產(chǎn)生出的最亮色彩(白色)與最暗色彩(黑色)的發(fā)光度比率。對于LED亮度的調節,目前主要分為模擬調光和PWM調光,下面就將對兩種調光方式進(jìn)行介紹：

　　模擬調光：

　　由于LED亮度在一定范圍內欲電流成正比關(guān)系,LED的模擬調光是對LED電流的每個(gè)周期進(jìn)行調整。更簡(jiǎn)單地說(shuō),它是不斷調整LED的電流大小。模擬調光可以通過(guò)調整電流檢測電阻RSNS,或用模擬電壓驅動(dòng)IC 的某個(gè)調光功能引腳來(lái)完成。

　　1、通過(guò)調整RSNS進(jìn)行模擬調光

　　當使用固定CS參考電壓時(shí),RSNS值的變化將對應 LED電流的變化。如果可以找到能夠處理高LED電流,同時(shí)還可以提供sub-1歐姆值的電位器,這將是LED調光的一個(gè)可行的方法。

　　2、通過(guò)用直流電壓驅動(dòng) CS引腳實(shí)現模擬調光

　　更復雜的技術(shù)是通過(guò)用電壓驅動(dòng)CS引腳直接控制LED每個(gè)周期的電流。通常將電壓源插入采樣LED電流的反饋回路,并通過(guò)放大器進(jìn)行緩沖。LED電流可以通過(guò)放大器的增益進(jìn)行控制。使用該反饋電路,可以實(shí)現電流和熱量返送之類(lèi)的功能,以便進(jìn)一步保護LED。

　　然而模擬調光的缺點(diǎn)在于發(fā)出的光的色溫會(huì )隨著(zhù)LED電流的某個(gè)函數發(fā)生變化,當LED的顏色至關(guān)重要,或特定LED的色溫在LED電流變化時(shí)發(fā)生很大改變的情況下,通過(guò)改變LED電流,從而對LED的輸出進(jìn)行調光將被禁止。

　　PWM調光:

　　在PWM調光中,LED正向電流以減少的占空比在0%至100%間轉換,以進(jìn)行亮度控制。然而,PWM調光信號的頻率必須大于100Hz,以免出現閃爍或抖動(dòng)。為盡量降低可聽(tīng)到噪聲和輻射,高端照明系統的調光頻率范圍一般要求幾萬(wàn)赫茲?？墒?更高的調光頻率將大幅縮小驅動(dòng)的調光范圍,反而降低系統的最大亮度。下面將探討在固定頻率、時(shí)間延遲磁滯控制和固定導通時(shí)間的降壓式LED驅動(dòng) 器中,高頻PWM調光技術(shù)的性能表現,并通過(guò)測試 數據來(lái)衡量不同配置下的性能。

　　調光范圍

　　在PWM調光中,LED正向電流以受控的占空比(DDim)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)(ON/OFF),以達到想要的亮度級別。DDim的動(dòng)態(tài)范圍定義了PWM調光配置所能實(shí)現的最大亮度級別。如上所述,LED亮度與LED正向電流成比例,因此,在使用PWM調光配置時(shí)所得到的最高和最低LED電流平均值分別由式1和式2表示

　　ILED_Max=DDim_Max×ILED (1)

　　ILED_Min=DDim_Min×ILED (2)

　　其中,ILED為L(cháng)ED電流,ILED_Max為L(cháng)ED電流的平均最高值,ILED_Min為L(cháng)ED電流的平均最低值,DDim_Max為最大調光占空比,DDim_Min為最小調光占空比。因此,最高和最低LED明亮的比率,又被看作PWM調光范圍,用式3表示。

　　調光范圍=DDim_Max/DDim_Min (3)

　　式3表示PWM調光范圍與最大、最小調光占空比之間的關(guān)系。對于給定的調光頻率FDim,DDim_Max表示最大占空比,即LED電流在下一個(gè)調光周期開(kāi)始前,從所需的正向電流降低至零的時(shí)間;DDim_Min表示最小占空比,即LED電流由零升至所需的正向電流(IF)的時(shí)間。

　　DDim_Max和DDim_Min表示如下：

　　DDim_Max=(T-tSD)/T (4)

　　DDim_Min=(tD+tSU)/T (5)

　　其中,T為調光周期(T=1/FDim),tD為從DIM脈沖上升沿到電源 FET第一個(gè)脈沖之間的延遲,tSU為L(cháng)ED電流從零升至所需電流的上升時(shí)間,tSD為從DIM脈沖的下降沿到LED電流等于零之間的下降時(shí)間。式4和式5表達了DDim_Max、DDim_Min與LED驅動(dòng)器的傳動(dòng)(power-train)特性和PWM調光方案之間的關(guān)系。

　　PWM調光由于其響應速度快,并且能夠更加精確地調光。在實(shí)際使用中應用得最為廣泛。