LED是一個電流型受驅器件,常規的線性限流調光驅動如圖1:
從圖1可以看出,要進行調光,我們可以通過改變R值和Vref的值。但改變R值并非是容易的,因為我們還得考慮這個精密電阻的封裝,耗散功率等內容。而通過改變Vref值,是行業的普遍做法。
要實現較高柔韌性的線性調光,我們可以通過使用一個8bit的類8051單片機實現,如國內的STC系列單片機,它內建了高速PWM發生器,可以在低成本的應用要求下,輕易地實現D/A(數轉模)的功能,從而達到調光的目的。
如圖2,通過使用STC具備8bit PWM功能輸出的P3.7引腳,和外圍一個簡易的D/A耦合電路,即可以產生一個平穩、穩定、精確的Vref輸出。(請確保PWM頻率在10kHz以上即可)。
藉此,我們能很輕易實現255檔調光設置。我們只需要設定在Vref最大時,即Vref=Vcc=5V(單片機默認電壓),LED陣列能接受的最大電流。譬如,針對某個HV-LED串聯陣列,我們假定最大工作電流為20mA;那么,圖1中的預設電阻應該為R=5.0V/0.02A=250Ω,可計算得電阻R的耗散功率Pd=5.0V2/250Ω=0.1w(max),因此我們可以選擇一個1206封裝的1%電阻器即可。
同理,如果要LED陣列在0mA~50mA調光,那么,預設電阻R=5.0V/0.05A=100Ω,電阻的Pd(max)=5.0V2/100Ω=0.25w,同樣應該選擇一個1%,1206封裝的電阻器。
上述通過PWM信號實現了精確的數模轉換(DAC),獲得了高精度的Vref輸出。特別地,當采用一個8bit的單片機時,對LED調光驅動來說,能夠最多產生255檔位(2的8次方)的亮度變化,每檔步進為Vstep=5.0V/255≈0.02V,每檔步進電流為Istep=0.02V/250Ω=80uA。這個步進的電流足以滿足常規LED調光的所有要求。
實驗證明,該批量一致性的精度非常高,即使是超低亮度時(如最低的80uA亮度時),其驅動電流精度和亮度的一致性都要大大優于采用傳統“基準--分壓電路—Vref”所達到的效果。現在,這個電路更是可以作為一個經典的模塊來引用,可以通過連接紅外一體接收頭,藍牙模塊,光敏自適應反饋電路中,即可以內置到任何需要數字控制調光的場合之中!
長運通光電全新開發的調光調色筒燈、聲控燈管、光控燈管、模擬旋鈕調光筒燈、全數字觸控控制的調光筒燈,其驅動內核正是利用了PWM-DAC的線性驅動技術,具備高精度的特性;批量驅動電流一致性達到±0.4%(8bit單片機控制)、±0.1%(10bit單片機控制)。