模拟/PWM调光搭配得宜 LED照明色彩更缤纷
2014-08-22 10:15:49 来源:互联网
【哔哥哔特导读】如果需要更丰富的色彩,只须控制三原色的LED灯光亮度,就能产生众多色彩,包括调整各LED频道的亮度,并控制通过各LED串的电流调控明暗。改变LED白光灯的色温时,通常调整红色与白色的LED串即可。
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照明色彩及亮度。
在建筑、区域与崁灯等照明应用中,色彩准确度非常重要,而发光二极体(LED)很适合提供准确色彩。LED颜色可随着混合红、蓝、绿、黄、白等各色而异;当多种色彩混合时,亮度必须调整。本文针对多种LED混色的调光技巧进行介绍。
准确频道亮度调控 LED实现丰富色彩
每颗LED晶体只能发出单色光,若希望创造其他色彩,可运用红、绿、蓝三原色的LED灯混合,只要切换红、绿、蓝LED频道,即可产生七种基本色彩(红、绿、蓝、黄、紫、浅绿、白)。
如果需要更丰富的色彩,只须控制三原色的LED灯光亮度,就能产生众多色彩,包括调整各LED频道的亮度,并控制通过各LED串的电流调控明暗。改变LED白光灯的色温时,通常调整红色与白色的LED串即可。
调整LED明暗共有两种基本方式:类比(Analog)与脉冲宽度调变(PWM)。两者都是藉由安装开关模式或线性LED驱动器,控制通过LED串的平均电流,以改变LED的亮度。
图1为双串LED驱动器,其中包括一个降压切换器与一个线性稳压器。两个LED串均可选择类比或PWM,两者各有优缺点,多数应用是依据混色表现需求选择调整方式。
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。
类比调光须掌握电流变化幅度
LED类比调光是藉由控制通过LED串的恒电流,达到调整明暗效果,可控制晶片内的LED电流参考电压,或是控制晶片外的LED电流感测电压。
大多数的LED驱动器,其内部包括切换稳压器与线性稳压器,其中的LED电流高低由公式1决定:
......公式1
VREF为晶片内LED电流参考电压,RSNS为电压感测电阻。
藉着改变VREF可调整LED电流。有些LED驱动器晶片并不允许使用者改变LED电流参考电压,而在允许改变LED电流参考的晶片里,通常有两种改变方式:一是在晶片提供的参考电压调整接脚上加入类比电压;二为透过I2C等数位通讯介面调整参考电压,以图1为例,可藉由I2C的指令调整LED电流参考电压。
另一种类比调光方式为改变LED电流感测电压。多数应用的电流感测电阻低于1欧姆(ohm),也因此,没有必要使用电位计来改变电流感测电阻,藉由在晶片的电流感测接脚上,再加入外部直流电压即可达成效果。图2所呈现的是改变电流感测电压,其典型类比调光线路,CS接脚的电压则可参考下列公式2:
图2 类比调光线路范例
......公式2
在稳定的状态下,CS接脚电压会与参考电压相等。透过调整外部的直流电压,或是调整可变电阻R2值,即可以改变LED电流。
在混色应用中使用类比调光将会发现一项缺点,此即由于LED色温会随电流变化,如果类比调光电流改变较大,LED亮度与颜色可能也会生变,导致无法产生理想色彩。
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