淺析直流電源LED的調(diào)光技術(shù)

時(shí)間:2013-06-19

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:LED是一個(gè)二極管,它可以實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)。它的開關(guān)速度可以高達(dá)微秒以上。是任何發(fā)光器件所無法比擬的。因此,只要把電源改成脈沖恒流源,用改變脈沖寬度的方法,就可以改變其亮度。

OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)訊用調(diào)正向電流的方法來調(diào)亮度要改變LED的亮度,是很容易實(shí)現(xiàn)的。首先想到的是改變它的驅(qū)動(dòng)電流,因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是幾乎和它的驅(qū)動(dòng)電流直接成正比關(guān)系。

1、調(diào)節(jié)正向電流的方法

調(diào)節(jié)LED的電流最簡(jiǎn)單的方法就是改變和LED負(fù)載串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻,幾乎所有DC-DC恒流芯片都有一個(gè)檢測(cè)電流的接口,是檢測(cè)到的電壓和芯片內(nèi)部的參考電壓比較,來控制電流的恒定。但是這個(gè)檢測(cè)電阻的值通常很小,只有零點(diǎn)幾歐,如果要在墻上裝一個(gè)零點(diǎn)幾歐的電位器來調(diào)節(jié)電流是不大可能的,因?yàn)橐€電阻也會(huì)有零點(diǎn)幾歐了。所以有些芯片提供一個(gè)控制電壓接口,改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恒流值。

2、調(diào)正向電流會(huì)使色譜偏移

然而用調(diào)正向電流的方法來調(diào)亮度會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題,那就是在調(diào)亮度的同時(shí)也會(huì)改變它的光譜和色溫。因?yàn)槟壳鞍坠釲ED都是用蘭光LED激發(fā)黃色熒光粉而產(chǎn)生,當(dāng)正向電流減小時(shí),藍(lán)光LED亮度增加而黃色熒光粉的厚度并沒有按比例減薄,從而使其光譜的主波長(zhǎng)增長(zhǎng)。如:當(dāng)正向電流為350mA時(shí),色溫為5734K,而正向電流增加到350mA時(shí),色溫就偏移到5636K.電流再進(jìn)一步減小時(shí),色溫會(huì)向暖色變化。

當(dāng)然這些問題在一般的實(shí)際照明中可能不算是一個(gè)大問題。然而在采用RGB的LED系統(tǒng)中,就會(huì)引起彩色的偏移,而人眼對(duì)彩色的偏差是十分敏感的,因此也是不能允許的。

3、調(diào)電流會(huì)產(chǎn)生使恒流源無法工作的嚴(yán)重問題

然而在具體實(shí)現(xiàn)中,用調(diào)正向電流的方法來調(diào)光可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更為嚴(yán)重的問題。

我們知道LED通常是用DC-DC的恒流驅(qū)動(dòng)電源來驅(qū)動(dòng)的,而這類恒流驅(qū)動(dòng)源通常分為升壓型或降壓型兩種(當(dāng)然還有升降壓型,但由于效率低、價(jià)錢貴而不常用)。究竟采用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負(fù)載電壓之間的關(guān)系決定的。假如電源電壓低于負(fù)載電壓就采用升壓型;假如電源電壓高于負(fù)載電壓就采用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性可知,正向電流的變化會(huì)引起正向電壓的相應(yīng)變化,確切地說,正向電流的減小也會(huì)引起正向電壓的減小。所以在把電流調(diào)低的時(shí)候,LED的正向電壓也就跟著降低。這就會(huì)改變電源電壓和負(fù)載電壓之間的關(guān)系。

例如,在一個(gè)輸入為24V的LED燈具中,采用了8顆1W的大功率LED串聯(lián)起來。在正向電流為350mA時(shí),每個(gè)LED的正向電壓是3.3V.那么8顆串聯(lián)就是26.4V,比輸入電壓高。所以應(yīng)該采用升壓型恒流源。但是,為了要調(diào)光,把電流降到100mA,這時(shí)候的正向電壓只有2.8V,8顆串聯(lián)為22.4V,負(fù)載電壓就變成低于電源電壓。這樣升壓型恒流源就根本無法工作,而應(yīng)該采用降壓型。對(duì)于一個(gè)升壓型的恒流源一定要它工作于降壓是不行的,最后LED就會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。實(shí)際上,只要是采用了升壓型恒流源,在用調(diào)正向電流調(diào)光時(shí),只要調(diào)到很低的亮度幾乎一定會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。因?yàn)槟菚r(shí)候的LED負(fù)載電壓一定是低于電源電壓。很多人因?yàn)椴涣私馄渲械膯栴},還總要去從調(diào)光的電路里去找問題,那是徒勞無益的。

采用降壓型恒流源問題會(huì)少一些,因?yàn)槿绻緛黼娫措妷焊哂谪?fù)載電壓,當(dāng)亮度是往低調(diào),負(fù)載電壓是降低的,所以還是需要降壓型恒流源。但是如果調(diào)到非常低的正向電流,LED的負(fù)載電壓也變得很低,那時(shí)候降壓比非常大,也可能超出了這種降壓型恒流源的正常工作范圍,也會(huì)使它無法工作而產(chǎn)生閃爍。

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

一般人可能認(rèn)為向下調(diào)光是降低恒流源的輸出功率,所以不可能會(huì)引起降壓型恒流源的功耗加大而溫升增高。殊不知當(dāng)降低正向電流時(shí)所引起的正向電壓降低會(huì)使降壓比降低。而降壓型恒流源的效率是和降壓比有關(guān)的,降壓比越大,效率越低,損耗在芯片上的功耗越大。

5、調(diào)節(jié)正向電流無法得到精確調(diào)光

因?yàn)檎螂娏骱凸廨敵霾⒉皇峭耆汝P(guān)系,而且不同的LED會(huì)有不同的正向電流和光輸出關(guān)系曲線。所以用調(diào)節(jié)正向電流的方法很難實(shí)現(xiàn)精確的光輸出控制。

LED是一個(gè)二極管,它可以實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)。它的開關(guān)速度可以高達(dá)微秒以上。是任何發(fā)光器件所無法比擬的。因此,只要把電源改成脈沖恒流源,用改變脈沖寬度的方法,就可以改變其亮度。這種方法稱為脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光法。假如脈沖的周期為tpwm,脈沖寬度為ton,那么其工作比D(或稱為孔度比)就是ton/tpwm.改變恒流源脈沖的工作比就可以改變LED的亮度。

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