LED是一个电流型受驱器件,常规的线性限流调光驱动如图1:
从图1可以看出,要进行调光,我们可以通过改变R值和Vref的值。但改变R值并非是容易的,因为我们还得考虑这个精密电阻的封装,耗散功率等内容。而通过改变Vref值,是行业的普遍做法。
要实现较高柔韧性的线性调光,我们可以通过使用一个8bit的类8051单片机实现,如国内的STC系列单片机,它内建了高速PWM发生器,可以在低成本的应用要求下,轻易地实现D/A(数转模)的功能,从而达到调光的目的。
如图2,通过使用STC具备8bit PWM功能输出的P3.7引脚,和外围一个简易的D/A耦合电路,即可以产生一个平稳、稳定、精确的Vref输出。(请确保PWM频率在10kHz以上即可)。
藉此,我们能很轻易实现255档调光设置。我们只需要设定在Vref最大时,即Vref=Vcc=5V(单片机默认电压),LED阵列能接受的最大电流。譬如,针对某个HV-LED串联阵列,我们假定最大工作电流为20mA;那么,图1中的预设电阻应该为R=5.0V/0.02A=250Ω,可计算得电阻R的耗散功率Pd=5.0V2/250Ω=0.1w(max),因此我们可以选择一个1206封装的1%电阻器即可。
同理,如果要LED阵列在0mA~50mA调光,那么,预设电阻R=5.0V/0.05A=100Ω,电阻的Pd(max)=5.0V2/100Ω=0.25w,同样应该选择一个1%,1206封装的电阻器。
上述通过PWM信号实现了精确的数模转换(DAC),获得了高精度的Vref输出。特别地,当采用一个8bit的单片机时,对LED调光驱动来说,能够最多产生255档位(2的8次方)的亮度变化,每档步进为Vstep=5.0V/255≈0.02V,每档步进电流为Istep=0.02V/250Ω=80uA。这个步进的电流足以满足常规LED调光的所有要求。
实验证明,该批量一致性的精度非常高,即使是超低亮度时(如最低的80uA亮度时),其驱动电流精度和亮度的一致性都要大大优于采用传统“基准--分压电路—Vref”所达到的效果。现在,这个电路更是可以作为一个经典的模块来引用,可以通过连接红外一体接收头,蓝牙模块,光敏自适应反馈电路中,即可以内置到任何需要数字控制调光的场合之中!
长运通光电全新开发的调光调色筒灯、声控灯管、光控灯管、模拟旋钮调光筒灯、全数字触控控制的调光筒灯,其驱动内核正是利用了PWM-DAC的线性驱动技术,具备高精度的特性;批量驱动电流一致性达到±0.4%(8bit单片机控制)、±0.1%(10bit单片机控制)。