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低功耗LED照明应用的电源管理技术

  • 发布时间:2019-05-28 09:04   来源:

  当控制一组LED来实现照明应用时,LED亮度与电功率的关系是决定可见光质量的关键技术指标。在低功耗应用中,由于电流源有限,同时点亮整套LED以达到昀大亮度可能无法实现。为了在使用低功率电源时获得昀佳亮度,必须有效管理每个LED的功耗。这需要一种电源管理技术,实现在给定时间内只为一套LED中的一组供电。还要对该时间间隔进行管理,以实现所需的发光强度,而在视觉上不会发现各组LED是交替点亮的。


  要确定给定时间间隔内点亮的LED数量,必须确定应用的可用功率和发光强度。必须仔细查看LED数据手册中发光强度与正向电流特性的关系,以选择满足所需亮度级别的LED。确定了应用为达到所需亮度级别而需要的LED数量后,可通过如下方式计算LED所需的总电流与可用电流的比值,来确定在给定时间间隔内可供电的LED数量:


  一组LED的数量 = LED所需的总电流/可用的电源总电流


  此外,必须调整点亮/熄灭一组 LED的频率。点亮时间应足以使一组 LED全部点亮,熄灭时间受限于该组LED在开始明显变暗前耗费的时间。熄灭时间限制了当一组LED处于熄灭状态时,应用中可以控制的其他LED组的数量。因此,熄灭时间限制了可通过时间间隔管理的LED组的数量。


  这种技术的低成本实现需要一个时钟源、用于控制若干组LED的数字单稳态触发器,以及可通过简单的 On/Off开关来检测启动条件的或门。图 1给出了用于控制4组LED的D单稳态触发器配置框图。

  图1:使用单稳态触发器电路控制 LED点亮时间间隔

 


  单稳态触发器昀初处于无变化状态,需要一个启动脉冲。启动脉冲的持续时间必须至少为一个时钟周期,以便第一个触发器能够在时钟的上升沿检测到该脉冲。此外,启动信号必须为瞬时信号。它不能超过一个时钟周期,否则前两个触发器输出将同时置1;而且由于源电流有限,照明应用将无法正常工作。因此,采用这种配置,在每个时钟的上升沿可确保一组 LED完全点亮。但在人眼看来,就像所有 LED同时完全点亮一样。


  这种实现的局限性在于它是单调的,设计缺乏灵活性。它仅有一个点亮或熄灭状态。对于某些应用(如 LCD背光),该电路可能够用。但是,如果需要调光或产生模式,则基于单片机(MCU)的电路可提供昀大的灵活性,且对解决方案的总成本影响昀小。而且该电路更易于构建,元件更少。MCU控制每组 LED,同时可检测用户输入以进行调光控制和模式选择。

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