LED亮度控制技术
LED的亮度由流过的电流决定,然而对于不同的LED,相同的电流对应的正向电压却不相同,表1列出了针对一个高亮度LED的典型正向电压和驱动电流的相互关系。
为了避免电流变化引起的色度偏差,脉冲宽度调光(PWM)是一种有效的方法,PWM调光是保持正向导通电流不变,通过控制电流导通和关断的比例,从0%~100%的范围调节亮度。比如,要控制LED亮度为33%,则在每个周期电流开通33%,模拟调光和PWM调光如图2所示。
为了避免眼睛能够看到LED的导通和关断,PWM调光的频率要高于100Hz。高于100Hz,眼睛就会对导通和关断时间进行平均,仅仅看到由PWM占空比决定的有效亮度。PWM调光的优势是LED正向导通的电流一直是恒定的,LED的色度就不会像模拟调光一样会变化。PWM调光可以在精确控制LED的亮度的同时,也保证LED发光的色度。对于一定频率的PWM调光,调光的范围取决于LED电流从关断到设定值的时间。比如,LED电流从关断到设定值的时间为20ms,对于100Hz的PWM调光比计算如下。
100Hz的PWM调光最小占空比为0.2%,调光比为500:1(0.2%~100%),假如PWM调光频率为1kHz,则调光比为50:1(2%~100%)。
高亮度LED驱动方案
PT4115可以驱动多达7个串联的LED,提供从1W~28W以上的输出功率,效率高达97%,如图4所示。由于外部电流检测电阻的压降仅为100mV,以及内部0.4Ω的导通电阻,降低了芯片和系统的功耗,大幅提升了LED照明系统的效率,达到省电的效果。同时PT4115输出LED的电流精度达±5%。
为了满足客户直接通过110/220VAC驱动LED的要求,华润矽威科技相应推出了一颗PT4107,其典型应用如图8所示,它采用华润矽威专利的峰值电流补偿技术使得LED电流在很宽的线电压和输出电压范围保持恒定。PT4107输出功率超过60W,效率高达90%,适用于景观照明、街道照明和LED日光灯等领域。
另外,华润矽威还有升压型高亮度LED驱动芯片PT4108和升降压型LED驱动芯片PT4303,这两颗芯片分别由2颗AA干电池或一颗锂电池供电驱动一颗3W或1W高亮度LED。
虽然LED驱动市场前景可观,但仍有一些技术挑战,目前面临主要的挑战有:第一,以大调光比高效率对LED调光,保证高、低亮度色度不变的同时,降低对系统的干扰和EMI;第二,配合系统设计,对LED温度进行有效的检测和控制,保证LED可靠的工作,体现其寿命长和使用成本的优势。
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