led照明知识：pwm调光led照明论文（中英文对照）

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1、LED照明知识（第四部分）：PWM调光在本系列的第一部分中，我们了解了LED光源及其驱动需求的基本知识。在第二部分中，我们讨论了当一个常电流Buck转换器可以被用作LED转换模式驱动的时候，为什么它能成为您的首选。在第三部分中，我们研究了大型LED显示及在英它转换拓扑中的应用空间。现在，在本系列的总结篇中，作者将视角转向如何最好地实现调光功能。VINLE不管你用Buck,Boost,Buck-Boost还是线性调节器來驱动LED,它们的共同思路都是用驱动电路來控制光的输出。一些应用只是简单地来实现“开”和“关”地功能，但

2、是更多地应用需求是要从0到100%调节光的亮度，而且经常要有很高的粘度。设计者主要有两个选择：线性调节LED电流（模拟调光），或者使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够离的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。使用脉冲宽度调制（PWM）來设置周期和占空度（图1）可能是最简单的实现数字调光的方法，并且Buck调节器拓扑往往能够提供一个故好的性能。VINNGATEBasicBuckContiollefGNDH图1：使用PWM调光的LED驱动及其波形。推荐的PWM调光模拟调光通常可以很简单的來实现。我们可以通过一个控制电压

3、來成比例地改变LED驱动的输出。模拟调光不会引入潜在的电磁兼容/电磁T扰（EMC/EMT）频率。然而，在大多数设计中要使用PWM调光，这是由于LED的一个基本性质：发射光的特性要随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED来说，其主波长会改变。对白光LED来说，英相关颜色温度（CCT）会改变。对于人眼来说，很难察觉到红、绿或蓝LED中儿纳米波长的变化，特别是在光强也在变化的时候。但是白光的颜色温度变化是很容易检测的。大多数LED包含一个发射蓝光谱光子的区域，它透过一个磷面提供一个宽幅可见光。低电流的时候，磷光占主导，光趋近于黄

4、色。高电流的时候，LED蓝光占主导，光呈现蓝色，从而达到了一个高CCT。当使用一个以上的口光LED的吋候，相邻LED的CCT的不同会很明显也是不希望发生的。同样延伸到光源应用里，混合多个单色LED也会存在同样的问题。当我们使用一个以上的光源的时候，LED中任何的差异都会被察觉到。LED生产商在他们的产品电气特性表中特别制定了一个驱动电流，这样就能保证只以这些特定驱动电流来产生的光波长或CCT。用PWM调光保证了LED发出设计者需要的颜色，而光的强度另当别论。这种精细控制在RGB应用中特别重耍，以混合不同颜色的光來产生白光

5、。从驱动TC的前景來看，模拟调光面临落一个严峻的挑战，这就是输出电流精度。儿乎每个LED驱动都要用到某种串联电阻来辨别电流。电流辨别电圧（VSNS）通过折衷低能耗损失和高信噪比来选定。驱动中的容差、偏移和延迟导致了一个相对固定的误差。要在一个闭环系统屮降低输出电流就必须降低VSNSo这样就会反过來降低输出电流的精度，最终，输出电流无法指定、控制或保证。通常來说，相对于模拟调光，PWM调光可以捉高精度，线性控制光输出到更低级。调光频率VS对比度LED驱动对PWM调光信号的不可忽视的回应时间产生了一个设计问题。这里主要有三种

6、主要延迟（图2）o这些延迟越长，可以达到的对比度就越低（光强的控制尺度）°TL一丄一•vmcwLM5405BecomesBuckBoostGHDF6VlN•Vo图2：调光延迟。如图所示，tn表示从时间逻辑信号VDTM提升到足以使LED驱动开始提高输出电流的时候的过渡延迟。另外，isu输出电流从零提升到目标级所需要的时间，和反，tsn是输出电流从H标级下降到零所需要的吋间。一般来说，调光频率（fDIM）越低，对比度越高，这是因为这些固定延迟消耗了一小部分的调光周期（TDIM）OfDIM的F限大概是120Hz,低于这个下限，

7、肉眼就不会再把脉冲混合成一个感觉起來持续的光。另外，上限是由达到故小对比度来确定的。对比度通常由最小脉宽值的倒数来表示：CR二1/tON-MIN:1这里ION-MIN-ID+tSUo在机器视觉和工业检验应用中常常需要更高的PWH调光频率，因为高速相机和传感器需耍远远快于人眼的反应时间。在这种应用'1«,LED光源的快速开通和关闭的目的不是为了降低输出光的平均强度，而是为了使输出光与传感器和相机时间同步。用开关调节器调光基于开关调节器的LED驱动需要一些特别考虑，以便于每秒钟关掉和开启成百上千次。用于通常供电的调节器常常有

8、一个开启或关抻针脚来供逻辑电平PWM信号连接，但是与此相关的延迟（tD）常常很久。这是因为硅设计强调回应吋间中的低关断电流。而驱动LED的专用开关调节则相反，当开片针脚为逻辑低以最小化tD时，内部控制电路始终保持开启，然而当LED关断的时候，控制电流却很高。用PWM来优化光源控制需要故小化上升和下降延迟，这不仅是为了