LED调光技术全攻略.pdfVIP

上海龙茂微电子有限公司 茅于海 作为一种光源，调光是很重要的。不仅是为了在家居中得到一个更舒适的环境，在今天来说，减少不 必要的电光线，以进一步实现节能减排的目的是更加重要的一件事。而且对于LED 光源来说，调光也是比 其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现，所以更应该在各种类型的LED 灯具中加上调光的功能。 第一部分 采用直流电源LED 的调光技术 一．用调正向电流的方法来调亮度 要改变LED 的亮度，是很容易实现的。首先想到的是改变它的驱动电流，因为LED 的亮度是几乎和它 的驱动电流直接成正比关系。图1 中显示了Cree 公司的XLampXP-G 的输出相对光强和正向电流的关系。 图1：XLampXP-G 的输出相对光强和正向电流的关系 由图中可知，假如以350mA 时的光输出作为100%，那么200mA 时的光输出就大约是60%，100mA 时大 约是25%。所以调节电流大小可以很容易实现亮度的调节。 1.1.1 调节正向电流的方法 调节LED 的电流最简单的方法就是改变和LED 负载串联的电流检测电阻（图2a），几乎所有DC-DC 恒 流芯片都有一个检测电流的接口，是通过检测到的电压和芯片内部的参考电压比较，来控制电流的恒定。 但是这个检测电阻的值通常很小，只有零点几欧，如果要在墙上装一个零点几欧的电位器来调节电流是不 大可能的，因为引线电阻也会有零点几欧了。所以有些芯片提供一个控制电压接口，改变输入的控制电压 就可以改变其输出恒流值。例如凌特公司的LT3478 （图2b）只要改变R1 和R2 的比值，也可以改变其输出 的恒流值。 图2：输出恒流值的调节 1.1.2 调正向电流会使色谱偏移 然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一个问题，那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。 因为目前白光LED 都是用兰光LED 激发黄色荧光粉而产生，当正向电流减小时，蓝光LED 亮度增加而黄色 荧光粉的厚度并没有按比例减薄，从而使其光谱的主波长增长，具体实例如图3 所示。 图3：主波长和正向电流的关系 当正向电流为350mA 时，主波长为545.8nm；当正向电流减小为200mA 时，主波长为548.6nm；当正向 电流减小为100mA 时，主波长为550.2nm。正向电流的改变也会引起色温的变化（图4）。 图4：白光LED 的色温和正向电流的关系 由图4 可知，当正向电流为350mA 时，色温为5734K，而正向电流增加到350mA 时，色温就偏移到5636K。 电流再进一步减小时，色温会向暖色变化。当当然这些问题在一般的实际照明中可能不算是一个大问题。 然而在采用RGB 的LED 系统中，就会引起彩色的偏移，而人眼对彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能 允许的。 1.1.3 调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题 然而在具体实现中，用调正向电流的方法来调光可能会产生一个更为严重的问题。 我们知道LED 通常是用DC-DC 的恒流驱动电源来驱动的，而这类恒流驱动源通常分为升压型或降压型 两种（当然还有升降压型，但由于效率低、价钱贵而不常用）。究竟采用升压型还是降压型是由电源电压 和LED 负载电压之间的关系决定的。假如电源电压低于负载电压就采用升压型；假如电源电压高于负载电 压就采用降压型。而LED 的正向电压是由其正向电流决定的。从LED 的伏安特性（图5）可知，正向电流 的变化会引起正向电压的相应变化，确切地说，正向电流的减小也会引起正向电压的减小。所以在把电流 调低的时候，LED 的正向电压也就跟着降低。这就会改变电源电压和负载电压之间的关系。 图5：LED 的伏安特性 例如，在一个输入为24V 的LED 灯具中，采用了8 颗1W 的大功率LED 串联起来。在正向电流为350mA 时，每个LED 的正向电压是3.3V。那么8 颗串联就是26.4V，比输入电压高。所以应该采用升压型恒流源。 但是，为了要调光，把电流降到100mA，这时候的正向电压只有2.8V，8 颗串联为22.4V，负载电压就变成 低于电源电压。这样升压型恒流源就根本无法工作，而应该采用降压型。对于一个升压型的恒流源一定要 它工作于降压是不行的，最后LED 就会