LED调光实验报告
高亮度发光二极管在各种领域应用普及，并要求LED具备有调光功能。在现在的几种调光技术中，从简单的可变电阻负载到复杂的脉冲宽度调制开关，每一种方法均有其利弊。PWM调光的效率最高，电流控制也最精准。以LED驱动器LM3405为例，论述LED在调光时的特性，例如亮度与正向电流的关系、波长的变化和控制器的工作周期限制等。
1、LED驱动器工作原理
由于LED的功率低于1
W，所以可用任何类型的电压源和串串联电阻建构一个电流源。对于少数光线输出端电流的改变而造成亮度和颜色的变化，人的肉眼是不容易察觉出来。不过，一旦将多个LED串联，该稳压器便必需担当电流源的角色。这是因为LED的正向电压VF会随正向电流IF变化，图1是LED波长随着正向电流IF变化图，而该变化对于每个LED都不相同的，即使是同一批产品也有区别。在较大的电流下，光线的强度变化通常约为20%。而
LED制造商一般都会采用较大的VF可确保色温稳定的方法是稳定前正向电流IF。
大部分设计人员只习惯为LED设计稳压器，但在设计电流调节器方面显然有不同的要求。电压输出必须要配合固定的输出电流。虽然在大多数应用中，
LED驱动器的输出电流可容许误差±10%，而直流电流的输出纹波更可高达20%，一旦纹波超出20%，人的肉眼便会察觉到亮度的变化，假如输出纹波进一步增加到40%，肉眼就无法承受。
2、器件和设计实例
一般而言，电流调节器的设计都需使用比较大的电感以使电感电流IL的变化少于20%。这里可采用LM3405，即使电感由于1.6
MHz的高开关频率而变得较小，仍可发挥很好的效用。LM3405性能参数如下：
控制方法：
封装：电流模式
TSOT-6
最大输入电压：
15V
应用：工业照明
1A
1~22uF
4.7~10uH
驱动电流：
输出电容：
电感：
3、脉冲宽度调制调光技术
PWM控制是降低LED光线输出的最佳方法。这种控制方法可在保持
控制器2高效工作的同时，提供一个相对稳定的颜色输出。在衡量调光质量方面，对比度CR是一个重要的指标，数值越大，表示光线输出的控制越精准。现今，有些驱动电路制造商声称其产品的调光频率可以高至开关频率的50%，因而可获得良好的对比度。理论上，这是有可能的，但这要求稳压器必须在不连续导电模式和连续导电模式之间正常工作，而这种工作对于设计而言未必是最好的方法。然而，设置PWM频率比开关频率高一级，其稳定性最好。实验数据显示，采用LM3045，调光频率为5
kHz时，稳定性最好。
设置最低调光频率下限是基于:当开关频率低于100
Hz时，肉眼便可看到抖动或闪烁。至于最高频率上限是调光脉冲施加器件后，电路所需的启动时间。以LM3405为例，器件首先会经历一个通电重设，之后进入软启动。整个延迟直到LED电流被完全建立约为100μs，而额外调光脉冲的上升时间和下降时间会跟随最低调光脉冲到达。
DDIM=/T
计算对比度，假设fDIM=1
000
Hz、TDIM=1
ms，
从LM3405数据资料中得知tSU=20μs，则对比度CR为:
DDIM=/1
ms=0.12，则对比度CR=1/DDIM=8.3
从上式可明显看出，若要得到较佳的对比度，则降低调光频率fDIM。在调光频率100
Hz下，对比度CR为83。但效果比起LM3404并不算高，因为LM3404是专为高对比度而设计的，在500
Hz下LM3404的对比度可达655:1，适用于显示器背光灯和机器显示。对于一般的照明应用而言，对比度接近100即可。然而，LM3405可提供最简单和最小型的1
A
LED调光驱动器解决方案。将关机和调光功能结合到一个引脚上，封装尺寸缩少70%，但启动时间却增加至100μs。
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