中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明

　　背光照明亮度控制的拓?fù)浼凑{(diào)光方法，包括使用低頻和高頻信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制（PWM）、直流電壓控制及電阻調(diào)光等調(diào)光技術(shù)，以下僅介紹直流電壓控制及PWM調(diào)制技術(shù)。

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　　2.1直流電壓調(diào)光

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　　圖1是以ZETEX的ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器為例的典型直流電壓調(diào)光示意圖。

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　　ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器是連續(xù)電感式降壓轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置多開(kāi)關(guān)而輸出電流達(dá)350mA，輸入電壓范圍在7V至30V之間。其特點(diǎn)是ZXLDl350配備多功能的調(diào)節(jié)腳，可通過(guò)控制LED的電流，以多種方式調(diào)節(jié)LED的亮度。
 

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圖1：直流電壓調(diào)光示意圖

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　　TLV431作為分路調(diào)節(jié)器，以產(chǎn)生外置的1.25V電壓基準(zhǔn)。此電壓基準(zhǔn)被運(yùn)用至VRl電位以提供0V-1.25V的調(diào)光電壓。使用外置的調(diào)節(jié)器，將影響電流設(shè)定的準(zhǔn)確性。相對(duì)于內(nèi)置電壓基準(zhǔn)，使用1%電壓基準(zhǔn)，使LED電流更加準(zhǔn)確。

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　　調(diào)節(jié)針可通過(guò)外置的直流電壓（VADJ）進(jìn)行過(guò)驅(qū)動(dòng)，以獲得超過(guò)內(nèi)置的電壓基準(zhǔn)，并調(diào)整輸出電流使其超出或低于額定值。此時(shí)的額定輸出電流為：
 

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　　請(qǐng)注意，100%的亮度設(shè)定與VADJ=VREF相對(duì)應(yīng)。如果VIN達(dá)到最大值2.5V，則RSENSE應(yīng)增加2倍。這將使功率小幅降低1%到2%。調(diào)節(jié)針的輸入阻抗為200kV+20%。如果直流電壓的輸出阻抗相對(duì)較高，可能有所影響。

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　　2.2新的調(diào)光技術(shù)--PWM調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用

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　　LED發(fā)出光的波長(zhǎng)與器件內(nèi)被驅(qū)動(dòng)的正向電流關(guān)系密切。為了防止色調(diào)變化，須精心選擇調(diào)光方法。以往最常用的調(diào)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(zhǎng)，這種效應(yīng)與波長(zhǎng)成正比，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)經(jīng)受的色調(diào)對(duì)電流的變化最強(qiáng)。在很多應(yīng)用中，這種結(jié)果是不能接受的，如果采用PWM調(diào)制技術(shù)，就可以給LED正確調(diào)光，不會(huì)引起波長(zhǎng)變化。LED的通斷操作是通過(guò)改變占空比實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)正向電流（1F）是恒定電流。

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　　2.2.1低頻高頻調(diào)光應(yīng)用

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　　⑴低頻調(diào)光。由于LED具備穩(wěn)定的瞬時(shí)驅(qū)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(diào)光的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可將亮度降至1%。因此調(diào)光范圍為100：1。而頻率選擇是為避免可見(jiàn)閃爍， PWM信號(hào)必須大于100Hz。如果所選的頻率過(guò)高，內(nèi)置低通濾波器將開(kāi)始合并PWM信號(hào)，并產(chǎn)生非線性反應(yīng)。同時(shí)調(diào)節(jié)針的軟啟動(dòng)功能將導(dǎo)致PWM信號(hào)的上升或下降發(fā)生延遲。這將使LED電流具有非線性特性，在頻率增加時(shí)影響更為顯著。

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　　常見(jiàn)的低頻和高頻信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制示意圖如圖2所示。該圖是以ZETEX的ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器為例的脈寬調(diào)制示意圖。
 

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圖2：以ZXLD1350驅(qū)動(dòng)器為例的脈寬調(diào)制示意圖

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

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　　⑵高頻調(diào)光

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　　如果系統(tǒng)要求低輻射和輸入/輸出諧波，則適合采用高頻調(diào)光。但調(diào)光范圍將降至5:l。ZXLDl350具備整合高頻PWM信號(hào)的內(nèi)置低通濾波器，可進(jìn)行直流調(diào)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(xù)不變。

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　　⑶輸入緩沖晶體管

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　　進(jìn)行PWM調(diào)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(dá)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(jǐn)慎。該操作將使內(nèi)置的1.25V電壓基準(zhǔn)負(fù)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(dá)到正常電流的2倍。并可能損壞ZXLDl350。使用5V邏輯信號(hào)進(jìn)行過(guò)驅(qū)動(dòng)將極有可能在超出調(diào)節(jié)針額定電壓時(shí)損壞裝置。

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　　⑷軟啟動(dòng)及去耦電容器

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