led燈調(diào)光原理分析對(duì)比

1、看到論壇上有朋友問(wèn)起調(diào)光原理，正好手頭上有一份這樣的資料，發(fā)上來(lái)大家一起看看。帖子主要對(duì)大電流調(diào)光原理進(jìn)行了對(duì)比分析，是一篇不錯(cuò)的文章。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)光技術(shù)的運(yùn)用不僅可以提高對(duì)比度，還可以減少耗電量。下面將對(duì)大電流調(diào)光原理進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比度一般都被定義為系統(tǒng)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。可以通過(guò)控制進(jìn)入的正向電流來(lái)調(diào)節(jié)的亮度級(jí)別，即模擬調(diào)光。的色彩可以隨著正向電流的變化而位移，因此對(duì)于一些可容忍色彩位移的低檔照明系統(tǒng)而言，模擬調(diào)光不失為一個(gè)合適的選擇。但是，對(duì)于基于的顯示屏等的高端應(yīng)用來(lái)說(shuō)，為獲得想要的色彩一致性和各種亮度級(jí)別，就必須采用更復(fù)雜的調(diào)光技術(shù)。針對(duì)高端應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)

2、器一般都采用固定頻率工作模式與調(diào)光機(jī)制。在調(diào)光中，正向電流以減少的占空比在至間轉(zhuǎn)換，以進(jìn)行亮度控制。然而，調(diào)光信號(hào)的頻率必須大于0以免出現(xiàn)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(tǒng)的調(diào)光頻率范圍一般要求幾萬(wàn)赫茲。可是，更高的調(diào)光頻率將大幅縮小驅(qū)動(dòng)的調(diào)光范圍，反而降低系統(tǒng)的最大亮度。本文將探討在固定頻率、時(shí)間延遲磁滯控制和固定導(dǎo)通時(shí)間的降壓式驅(qū)動(dòng)器中，高頻調(diào)光技術(shù)的性能表現(xiàn)，并通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)衡量不同配置下的性能。調(diào)光范圍在調(diào)光中,ED正向電流以受控的占空比(DDim)進(jìn)行開(kāi)關(guān)(以達(dá)到想要的亮度級(jí)別。DDim的動(dòng)態(tài)范圍定義了調(diào)光配置所能實(shí)現(xiàn)的最大亮度級(jí)別。如上所述，LED亮度與LED正向

3、電流成比例，因此，在使用M調(diào)光配置時(shí)所得到的最高和最低LED電流平均值分別由式和式2表示。ILED_Max二DDim_MaxXILED()ILED_Min=DDim_MinXILED(2)其中，ILED為L(zhǎng)ED電流，ILED_Max為L(zhǎng)ED電流的平均最高值，ILED_Min為L(zhǎng)ED電流的平均最低值，DDim_Max為最大調(diào)光占空比，DDim_Min為最小調(diào)光占空比。因此，最高和最低LED明亮的比率，又被看作調(diào)光范圍，用式3表示。調(diào)光范圍二DDim_MaxDDim_Min()式表示調(diào)光范圍與最大、最小調(diào)光占空比之間的關(guān)系。對(duì)于給定的調(diào)光頻率DimDDim_Max表示最大占空比，即LED電流在下一

4、個(gè)調(diào)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(I的時(shí)間。從圖可見(jiàn),和用式表示。其中，為調(diào)光周期為從脈沖上升沿到電源第一個(gè)脈沖之間的延遲，為電流從零升至所需電流的上升時(shí)間,從脈沖的下降沿到電流等于零之間的下降時(shí)間。圖：最大和最小的調(diào)光占空比圖：最常用的調(diào)光配置。式和式表達(dá)了、與驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)特性和調(diào)光方案之間的關(guān)系。下文將討論幾種不同的調(diào)光方案。調(diào)光方案可以采用多個(gè)不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)正向電流的開(kāi)關(guān)切換，圖是最常用的調(diào)光配置。在使能調(diào)光方案（圖中，電流的開(kāi)關(guān)是通過(guò)把開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器或者電源驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成使能或失效來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使能調(diào)光的缺點(diǎn)是調(diào)

5、光延遲較大，指需要啟動(dòng)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路所需的時(shí)間。如果利用調(diào)光信號(hào)去開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)器，而不是去開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器,則可以消除這種延遲。和指電感器電流上升至所需電流，并將電流下降到零電流所需的時(shí)間，這種延遲很大程度視乎驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)特性。使能調(diào)光方案可以在低調(diào)光頻率下提供較大的調(diào)光范圍。但是，由于調(diào)光延遲比較大，如果增加調(diào)光頻率，會(huì)明顯降低調(diào)光范圍。串行調(diào)光方案圖將一個(gè)開(kāi)關(guān)與串聯(lián)在一起，這樣，電流從和零之間的切換將隨著串聯(lián)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)來(lái)執(zhí)行。在這種配置中，當(dāng)串行開(kāi)關(guān)器導(dǎo)通時(shí)，峰值檢測(cè)器被用來(lái)確保電壓信號(hào)在反饋引腳處的連續(xù)性。串行調(diào)光沒(méi)有延遲時(shí)間和，因此要優(yōu)于使能調(diào)光。不過(guò)，這種方法的較大，在高調(diào)光頻率下所

6、能達(dá)至的調(diào)光范圍比較小。并行調(diào)光方案圖把一個(gè)分流開(kāi)關(guān)與并聯(lián)在一起。一旦將這個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)置成或，立刻會(huì)有電流流進(jìn)或者流出。并行調(diào)光能明顯減少、和，因?yàn)樗砷L(zhǎng)期維持連續(xù)的電感器電流，這個(gè)電流的平均值大約等于所需的正向電流。因此，這種調(diào)光配置適合那些在高調(diào)光頻率下要求寬調(diào)光范圍的應(yīng)用。但是，并行調(diào)光必須配合開(kāi)關(guān)穩(wěn)理器拓樸來(lái)使用，因?yàn)橹挥羞@種布局才可提供連續(xù)的輸出電感器電流。此外，由于分流開(kāi)關(guān)的功率耗散，這種方式將降低整體系統(tǒng)的效率。下文將探討與固定頻率、磁滯和固定導(dǎo)通時(shí)間降壓式驅(qū)動(dòng)器一起工作時(shí)，使能調(diào)光和并行調(diào)光方案的性能。固定頻率降壓驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光固定頻率電流模式降壓驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖如圖所示。驅(qū)動(dòng)器可通

7、過(guò)選用控制或控制，配置成使能調(diào)光或并行調(diào)光。圖表示圖中的驅(qū)動(dòng)器的典型使能調(diào)光波形，這些波形是用的固定頻率驅(qū)動(dòng)器來(lái)產(chǎn)生的。ResetCIKVREFCurrentSsnseCoirpI圖：固定頻率的電流模式降壓驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖。在圖中，從脈沖的上升沿到電源第一個(gè)脈沖，大約有M的延遲D這個(gè)延遲正如前面所說(shuō)與啟動(dòng)穩(wěn)壓器的電路有關(guān)。與電流由零到的上升時(shí)間有關(guān)的時(shí)延，其測(cè)量出來(lái)的數(shù)值約為Ms這個(gè)延遲很大程度受到了圖中固定頻率驅(qū)動(dòng)器的固有控制環(huán)路頻寬限制的影響。也是電流下降至零的脈沖下降沿，其數(shù)值約為M。這個(gè)延遲則受開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的電感器大小和正向電壓降的影響。圖：圖中驅(qū)動(dòng)器的典型使能調(diào)光波形，=圖給出了圖中的

8、驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光波形。這種配置可以完全消除，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器會(huì)長(zhǎng)期處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。此外，它還可以消除，因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)被設(shè)置成時(shí)為高，電感器電流幾乎是立刻轉(zhuǎn)向從流入分流開(kāi)關(guān)。另一方面，測(cè)度出來(lái)的大約為Ms這仍是一個(gè)相對(duì)比較大的延遲?？偟膩?lái)說(shuō)，在高調(diào)光頻率下，采用固定頻率驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光不會(huì)顯著增加調(diào)光范圍，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器控制環(huán)路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是有限制的。hlU.LiTPijhTShJtD-tnCrtirmofslL；_-_«5=10ACi!2：圖：圖中的驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光波形。調(diào)光原理對(duì)比分析（二）磁滯降壓驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光磁滯降壓驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖如圖所示，它可被配置成使能調(diào)光或并行調(diào)光。圖波形由磁滯降壓控制器產(chǎn)

9、生，這些波形清楚地顯示調(diào)光延遲明顯減少了。減少的原因是控制被用來(lái)直接啟動(dòng)和導(dǎo)通電源門(mén)驅(qū)動(dòng)器。減少的原因是磁滯控制的方法消除了因固定頻率操作而導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)響應(yīng)限制。則沒(méi)有明顯變化。圖：磁滯降壓驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖。圖6：圖6中磁滯降壓驅(qū)動(dòng)器的使能調(diào)光波形圖是圖中的磁滯驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光波形。這些波形表示所有的調(diào)光延遲都已經(jīng)明顯減少，從而在高調(diào)光頻率下獲得寬闊的調(diào)光范圍。在小空間內(nèi)，采用帶有磁滯驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光，的確能在高調(diào)光頻率下達(dá)到非常寬闊的調(diào)光范圍。不過(guò)，磁滯式控制存在一個(gè)缺點(diǎn)，即驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)頻率將隨著輸入電壓的改變而大幅變化。圖：圖中的磁滯降壓驅(qū)動(dòng)器的并行調(diào)光波形固定導(dǎo)通時(shí)間降壓驅(qū)動(dòng)器固定導(dǎo)通時(shí)間降壓驅(qū)動(dòng)器采用基于比較器和單次啟動(dòng)定時(shí)器的控制架構(gòu)，并對(duì)反饋引腳的電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果電壓低于基準(zhǔn)電壓，降壓開(kāi)關(guān)便會(huì)導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間由輸入電壓和一個(gè)編程電阻器決定。導(dǎo)通時(shí)間之后，開(kāi)關(guān)在一段固定的時(shí)間內(nèi)保持?jǐn)嚅_(kāi)，或者一直斷開(kāi)，直到電壓再次下降至低于基準(zhǔn)電壓。然后，降壓開(kāi)關(guān)為另一個(gè)導(dǎo)通周期而再次導(dǎo)通。由于這個(gè)導(dǎo)通時(shí)間是經(jīng)過(guò)編程的，所以與輸入電壓成反比，以盡量減少線電壓改變時(shí)開(kāi)關(guān)頻率的變化。固定導(dǎo)通時(shí)間降壓驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖如圖所示，它可被配置成使能調(diào)光或并行調(diào)光。圖的波形由固定導(dǎo)通時(shí)間降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)生。與磁滯式降壓驅(qū)動(dòng)器類似，減少了但沒(méi)有明顯變化。此外，一旦為高，導(dǎo)通時(shí)間驅(qū)動(dòng)