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直流電源LED的(de)調光(guāng)技術深度探討(tǎo)
發布日期:2013-07-04
作者:LED照(zhào)明(míng)

  OFweek半導體照(zhào)明(míng)網訊 用(yòng)調正向電流的(de)方法來(lái)調亮度要改變LED的(de)亮度,是很容易實現的(de)。首先想到的(de)是改變它的(de)驅動電流,因爲LED的(de)亮度是幾乎和(hé)它的(de)驅動電流直接成正比關系。

   1、調節正向電流的(de)方法

  調節LED的(de)電流最簡單的(de)方法就是改變和(hé)LED負載串聯的(de)電流檢測電阻,幾乎所有DC-DC恒流芯片都有一個(gè)檢測電流的(de)接口,是檢測到的(de)電壓和(hé)芯片内部的(de)參考電壓比較,來(lái)控制電流的(de)恒定。但是這(zhè)個(gè)檢測電阻的(de)值通(tōng)常很小,隻有零點幾歐,如果要在牆上裝一個(gè)零點幾歐的(de)電位器來(lái)調節電流是不大(dà)可(kě)能的(de),因爲引線電阻也(yě)會有零點幾歐了(le)。所以有些芯片提供一個(gè)控制電壓接口,改變輸入的(de)控制電壓就可(kě)以改變其輸出恒流值。

   2、調正向電流會使色譜偏移

  然而用(yòng)調正向電流的(de)方法來(lái)調亮度會産生一個(gè)問題,那就是在調亮度的(de)同時(shí)也(yě)會改變它的(de)光(guāng)譜和(hé)色溫。因爲目前白光(guāng)LED都是用(yòng)蘭光(guāng)LED激發黃(huáng)色熒光(guāng)粉而産生,當正向電流減小時(shí),藍光(guāng)LED亮度增加而黃(huáng)色熒光(guāng)粉的(de)厚度并沒有按比例減薄,從而使其光(guāng)譜的(de)主波長(cháng)增長(cháng)。如:當正向電流爲350mA時(shí),色溫爲5734K,而正向電流增加到350mA時(shí),色溫就偏移到5636K.電流再進一步減小時(shí),色溫會向暖色變化(huà)。

  當然這(zhè)些問題在一般的(de)實際照(zhào)明(míng)中可(kě)能不算(suàn)是一個(gè)大(dà)問題。然而在采用(yòng)RGB的(de)LED系統中,就會引起彩色的(de)偏移,而人(rén)眼對(duì)彩色的(de)偏差是十分(fēn)敏感的(de),因此也(yě)是不能允許的(de)。

   3、調電流會産生使恒流源無法工作的(de)嚴重問題

  然而在具體實現中,用(yòng)調正向電流的(de)方法來(lái)調光(guāng)可(kě)能會産生一個(gè)更爲嚴重的(de)問題。

  我們知道LED通(tōng)常是用(yòng)DC-DC的(de)恒流驅動電源來(lái)驅動的(de),而這(zhè)類恒流驅動源通(tōng)常分(fēn)爲升壓型或降壓型兩種(當然還(hái)有升降壓型,但由于效率低、價錢貴而不常用(yòng))。究竟采用(yòng)升壓型還(hái)是降壓型是由電源電壓和(hé)LED負載電壓之間的(de)關系決定的(de)。假如電源電壓低于負載電壓就采用(yòng)升壓型;假如電源電壓高(gāo)于負載電壓就采用(yòng)降壓型。而LED的(de)正向電壓是由其正向電流決定的(de)。從LED的(de)伏安特性可(kě)知,正向電流的(de)變化(huà)會引起正向電壓的(de)相應變化(huà),确切地說,正向電流的(de)減小也(yě)會引起正向電壓的(de)減小。所以在把電流調低的(de)時(shí)候,LED的(de)正向電壓也(yě)就跟著(zhe)降低。這(zhè)就會改變電源電壓和(hé)負載電壓之間的(de)關系。

  例如,在一個(gè)輸入爲24V的(de)LED燈具中,采用(yòng)了(le)8顆1W的(de)大(dà)功率LED串聯起來(lái)。在正向電流爲350mA時(shí),每個(gè)LED的(de)正向電壓是3.3V.那麽8顆串聯就是26.4V,比輸入電壓高(gāo)。所以應該采用(yòng)升壓型恒流源。但是,爲了(le)要調光(guāng),把電流降到100mA,這(zhè)時(shí)候的(de)正向電壓隻有2.8V,8顆串聯爲22.4V,負載電壓就變成低于電源電壓。這(zhè)樣升壓型恒流源就根本無法工作,而應該采用(yòng)降壓型。對(duì)于一個(gè)升壓型的(de)恒流源一定要它工作于降壓是不行的(de),最後LED就會出現閃爍現象。實際上,隻要是采用(yòng)了(le)升壓型恒流源,在用(yòng)調正向電流調光(guāng)時(shí),隻要調到很低的(de)亮度幾乎一定會産生閃爍現象。因爲那時(shí)候的(de)LED負載電壓一定是低于電源電壓。很多(duō)人(rén)因爲不了(le)解其中的(de)問題,還(hái)總要去從調光(guāng)的(de)電路裏去找問題,那是徒勞無益的(de)。

  采用(yòng)降壓型恒流源問題會少一些,因爲如果本來(lái)電源電壓高(gāo)于負載電壓,當亮度是往低調,負載電壓是降低的(de),所以還(hái)是需要降壓型恒流源。但是如果調到非常低的(de)正向電流,LED的(de)負載電壓也(yě)變得(de)很低,那時(shí)候降壓比非常大(dà),也(yě)可(kě)能超出了(le)這(zhè)種降壓型恒流源的(de)正常工作範圍,也(yě)會使它無法工作而産生閃爍。

   4、長(cháng)時(shí)間工作于低亮度有可(kě)能會使降壓型恒流源效率降低溫升增高(gāo)而無法工作

  一般人(rén)可(kě)能認爲向下(xià)調光(guāng)是降低恒流源的(de)輸出功率,所以不可(kě)能會引起降壓型恒流源的(de)功耗加大(dà)而溫升增高(gāo)。殊不知當降低正向電流時(shí)所引起的(de)正向電壓降低會使降壓比降低。而降壓型恒流源的(de)效率是和(hé)降壓比有關的(de),降壓比越大(dà),效率越低,損耗在芯片上的(de)功耗越大(dà)。

  5、調節正向電流無法得(de)到精确調光(guāng)

  因爲正向電流和(hé)光(guāng)輸出并不是完全正比關系,而且不同的(de)LED會有不同的(de)正向電流和(hé)光(guāng)輸出關系曲線。所以用(yòng)調節正向電流的(de)方法很難實現精确的(de)光(guāng)輸出控制。

  LED是一個(gè)二極管,它可(kě)以實現快(kuài)速開關。它的(de)開關速度可(kě)以高(gāo)達微秒以上。是任何發光(guāng)器件所無法比拟的(de)。因此,隻要把電源改成脈沖恒流源,用(yòng)改變脈沖寬度的(de)方法,就可(kě)以改變其亮度。這(zhè)種方法稱爲脈寬調制(PWM)調光(guāng)法。假如脈沖的(de)周期爲tpwm,脈沖寬度爲ton,那麽其工作比D(或稱爲孔度比)就是ton/tpwm.改變恒流源脈沖的(de)工作比就可(kě)以改變LED的(de)亮度。

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