LED照明亮度控制新技术特征与应用
2.2新的调光技术--PWM调制技术的应用
LED发出光的波长与器件内被驱动的正向电流关系密切。为了防止色调变化，须精心选择调光方法。以往最常用的调光方法是改变器件上的正向电流或电压。不幸的是电流或电压的变化都会改变光的波长，这种效应与波长成正比，较长的波长经受的色调对电流的变化最强。在很多应用中，这种结果是不能接受的，如果采用PWM调制技术，就可以给LED正确调光，不会引起波长变化。LED的通断操作是通过改变占空比实现的，这时正向电流(1F)是恒定电流。
2.2.1低频高频调光应用
⑴低频调光。由于LED具备稳定的瞬时驱动电流，因而适合采用低频凋光。LED的色温在所有亮度下保持不变。低频调光的另一个优点是可将亮度降至1%。因此调光范围为100：1。而频率选择是为避免可见闪烁， PWM信号必须大于100Hz。如果所选的频率过高，内置低通滤波器将开始合并PWM信号，并产生非线性反应。同时调节针的软启动功能将导致PWM信号的上升或下降发生延迟。这将使LED电流具有非线性特性，在频率增加时影响更为显著。
常见的低频和高频信号进行脉宽调制示意图如图2所示。该图是以ZETEX的ZXLD1350驱动器为例的脉宽调制示意图。
图2 以ZXLD1350驱动器为例的脉宽调制示意图
建议低频的上限为lkHz。电感器可能听得见的噪音的影响也需要加以考虑。某些线圈松动的电感器可能出现此类情况，PWM频率为lkHz时将比100Hz更加明显。
⑵高频调光
如果系统要求低辐射和输入/输出谐波，则适合采用高频调光。但调光范围将降至5:l。ZXLDl350具备整合高频PWM信号的内置低通滤波器，可进行直流调光控制。如果PWM频率高于10kHz左右，且占空比大于指定的最小值，装置将保持工作状态，输出也将持续不变。
⑶输入缓冲晶体管
进行PWM调光时，输入双极晶体管Q宜使用集电极开路输出(如图2所示)。以确保达到200mV的输入关闭阈值。不使用缓冲晶体管也可直接进行PWM控制，但必须格外谨慎。该操作将使内置的1.25V电压基准负荷过重。如果100%PWM(直流)使用2.5V输入电压，进入LED的输出电流将达到正常电流的2倍。并可能损坏ZXLDl350。使用5V逻辑信号进行过驱动将极有可能在超出调节针额定电压时损坏装置。
⑷软启动及去耦电容器
调节针上的任何附加电容器都将影响PWM信号上升和下降。由于上升时间将增加大约0.5ms/nF，因此需对此加以考虑。将其与100Hz PWM进行对比，50%占空比时开启时间Ton，及关闭时间Toff为5ms，1%占空比时开启时间Ton为0.1ms。调节针上的lnF将导致0.5ms的上升时间，这将造成以低占空比进行调光时出错和受到限制。
该方案是采用高度整合的技术。其特点是效率较高而且功耗较低，所需的外置组件也最少并可准确控制温度/亮度。而新型LM3402/02HV开关稳压器可以能满足这方面技术的需要，图3所示为LM3402/02HV开关稳压器的应用示意图。
图3中的LM3402/02HV开关稳压器设有专用的亮度控制(DIM)接脚，可以利用线性以及PWM输入信号准确控制亮度。利用发光二极管发光的照明系统普遍采用PWM的光暗控制方式控制灯光亮度，这个亮度控制方法已成为业界普遍采用的标准。只要调节正向发光二极管的电流，发光二极管的光线输出量便会按照线性方式增减，但大部分光线的波段会出现偏移现象。部分应用对颜色的要求并不十分严格，因此仍会采用线性的亮度控制方式，但汽车灯如煞车灯、液晶显示器背光以及直接显示的RGB发光二极管对亮度及色彩都有极严格的要求，因此这类应用一般都会采用PWM方式控制亮度。
图3 LM3402/02HV开关稳压器的应用示意图
LM3402/02HV开关稳压器特征如下：输入电压范围 6V～75V，采用降压稳压器的线路布局；可为发光二极管提供恒定的驱动电流，回授电压为200mV；当RON接脚处于低电位时，停机电流便会进一步降低；准确的PWM亮度控制；开关频率高达1MHz；设有磁滞功能，而且导通时间固定。因此，可以在整个输入电压范围内进行开关频率(FSW)控制。
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