LED照明的出現改變了照明的使用方式，在led燈具中加入智能控制及調色功能為設計人員開(kāi)創(chuàng )了新的機會(huì )。LED效率高、具調光能力、壽命長(cháng)等優(yōu)勢，能讓可變色燈具的效率更高、更具成本效益并且更加容易取得。數碼信號控制器（DSC）可驅動(dòng)各種創(chuàng )新應用，能實(shí)現更高效率的led驅動(dòng)、更精確的色彩控制并與外部有著(zhù)更良好
低功率指示器LED為許多產(chǎn)品的基本，大多數工程師都很熟悉其簡(jiǎn)單的設計。只要一個(gè)電壓源以及具有正確數值的串聯(lián)電阻，便能將LED電流保持在小于5毫安的水平。透過(guò)連接至微控制器的通用型輸入輸出(GPIO)接腳，可讓LED閃爍;然而，要將超過(guò)350毫安的順向電流串接在一起形成高亮度、高電流LED，其設計會(huì )變得相當復雜。設計人員在溫度變化及LED本身的高溫問(wèn)題外，還需面臨電流控制的挑戰。
圖一：使用脈沖電流進(jìn)行調光，顏色變化上不易察覺(jué)。
圖二：驅動(dòng)單顆LED或LED燈串的降壓技術(shù)。
電流控制
高亮度LED需維持在一個(gè)相對高的定電流來(lái)保持一定的亮度和顏色。LED的光通量與流經(jīng)LED的順向電流成正比，要達到一致的顏色和光線(xiàn)輸出，關(guān)鍵是恒定的順向電流。順向電流會(huì )跟著(zhù)電壓源產(chǎn)生改變，造成LED發(fā)射出的光線(xiàn)變動(dòng)。因此，需使用能主動(dòng)調節順向電流的電源供應器來(lái)驅動(dòng)。
溫度控制
一般而言，LED的順向電壓會(huì )隨著(zhù)溫度上升而增加，即使順向電流是不變且經(jīng)過(guò)調整的。高功率LED會(huì )產(chǎn)生熱能，導致LED壽命縮減并提早發(fā)生故障?？刂芁ED的順向電流能讓個(gè)別設計根據目標順向電流及預估順向電壓來(lái)決定散熱水平。使用溫度感應器提供了一個(gè)監控溫度狀況的方法。
色彩控制
LED幾乎可以瞬間改變輸出光線(xiàn)，適用于需迅速改變顏色的燈具。只要簡(jiǎn)單調整每一個(gè)LED的亮度，就可以紅色、綠色和藍色的LED燈串創(chuàng )造出任何顏色。提高或降低每一個(gè)LED的順向電流為其中一種方法，但順向電壓的改變不僅會(huì )改變亮度，也會(huì )稍微改變LED的顏色。在需要精確顏色的應用上將會(huì )造成問(wèn)題。
另一種方法是采用脈沖電流(pulsedcurrent)，此方法能提供相同的調光效果，卻不會(huì )讓顏色出現可察覺(jué)的變化。圖一中紅色虛線(xiàn)代表平均脈沖電流可創(chuàng )造出的亮度變化，同時(shí)保持LED順向電壓的一致性。在顏色上不會(huì )產(chǎn)生可察覺(jué)的變化。
[page]
數碼調光控制
使用脈沖電流技術(shù)來(lái)進(jìn)行調光，數碼信號控制器可大幅簡(jiǎn)化其設計。數碼信號控制器上的先進(jìn)脈沖寬度調變(PWM)模塊，可用來(lái)產(chǎn)生PWM信號，用來(lái)控制LED的功率級。PWM模塊具有重置輸入，可以透過(guò)快速并精確地關(guān)閉PWM輸出來(lái)控制電流，實(shí)現LED調光。調光的數量介于全滅(0)及全亮(255)數值之間的量化數字。將LED亮度設定為50%，計數器會(huì )從0數到255，并在128(50%)時(shí)關(guān)閉PWM的輸出，這時(shí)將無(wú)任何電流通過(guò)LED;當計數器到達最大值255時(shí)會(huì )歸0，同時(shí)PWM會(huì )重新啟動(dòng)。不斷重復此過(guò)程便能產(chǎn)生LED調光所需的脈沖電流。一般會(huì )使用400Hz以上的頻率來(lái)確保人眼無(wú)法看見(jiàn)LED的閃爍。
數碼LED驅動(dòng)
除了調光控制外，數碼信號控制器也能主動(dòng)提供電源來(lái)控制流向高亮度LED的順向電流。降壓和升壓開(kāi)關(guān)模式電源供應技術(shù)(SwitchModePowerSupply;SMPS)能被用來(lái)為L(cháng)ED供電。
若LED或LED燈串的順向電壓小于電源電壓，便可使用降壓技術(shù)。如圖二所示，在此技術(shù)中，PWM會(huì )控制開(kāi)關(guān)(Q)，以及當開(kāi)關(guān)(Q)關(guān)閉時(shí)對應于LED順向電流的感測電阻(Rsns)電壓。數碼信號控制器的比較器被用來(lái)比較流經(jīng)電阻(Rsns)的電壓及可配置的內部參考電壓，此參考電壓與LED所需的順向電流成正比。感測電壓大于內部參考電壓時(shí)，類(lèi)比比較器會(huì )阻止PWM打開(kāi)開(kāi)關(guān)(Q)，電感(L)會(huì )將儲存電流放電至二極管(D)及LED。在下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)(Q)會(huì )關(guān)閉;然后不斷重復此過(guò)程。數碼信號控制器可主動(dòng)調整流至LED的順向電流，無(wú)需動(dòng)用任何CPU的資源。
反之，若LED或LED燈串的順向電壓大于電源電壓則可使用順向電壓。PWM會(huì )控制開(kāi)關(guān)(Q)，流經(jīng)感測電阻(Rsns)的順向電流會(huì )被監測。數碼信號控制模塊上的類(lèi)比數碼轉換(ADC)模塊會(huì )取樣流經(jīng)感測電阻的電壓，對應至LED的順向電流。此數值會(huì )被比例積分(ProportionalIntegral;PI)控制回路所采用，由數碼信號控制器的軟件執行，根據ADC讀數及對應于所需電流的軟件參考值來(lái)調整開(kāi)關(guān)(Q)的工作周期。藉由在軟件中實(shí)現PI控制回路，數碼信號控制器能提供采用多種控制回路方式的彈性。盡可能減少PI控制回路所使用的CPU資源，數碼信號控制器可控制多個(gè)LED燈串，還能支持額外功能。
數碼通訊
數碼信號控制器能以智能的方式控制LED燈具，還能執行通訊協(xié)定，無(wú)需使用獨立通訊控制裝置。例如，DMX512照明控制協(xié)定使用標準的單向通訊，透過(guò)一個(gè)主裝置及多個(gè)從屬裝置，以512位元的封包數據速率和分別定址至每一個(gè)裝置或節點(diǎn)，將指令傳送至個(gè)別燈具。高速處理讓數碼信號處理器(DSP)能夠快速執行控制回路，可針對升壓轉換器優(yōu)先采用控制器，還能運行DMX512等通訊協(xié)定。由于此通訊是在軟件中執行，不限于單一協(xié)定，能采用各種通訊方式來(lái)控制燈具。
縮短學(xué)習曲線(xiàn)
對設計人員來(lái)說(shuō)，數碼LED控制的學(xué)習曲線(xiàn)是陡峭的，藉由使用數碼控制LED照明工具套件、參考設計及應用需知，事情將變得容易些。包括免費的程序原始碼、硬件文件以及可互換的功率級，以支持不同的功率拓墣。Microchip的DM330014LED照明開(kāi)發(fā)套件便提供多張LED驅動(dòng)器子卡，讓設計人員在同一塊板子上實(shí)驗多種驅動(dòng)級。
LED的高效率及立即調光能力，能持續驅動(dòng)混色及其它照明應用的進(jìn)展。加入數碼信號控制器所提供的智能控制及通訊功能，設計人員將能為L(cháng)ED照明燈具添加先進(jìn)的功能與特色，呈現出照明應用的差異性。
在LED燈中加入智能控制，可以更好的發(fā)揮LED的優(yōu)勢，節能優(yōu)勢也會(huì )發(fā)揮的更完善，在不同的環(huán)境下改變顏色，亮度已經(jīng)成了事實(shí)，智能控制將是LED未來(lái)的趨勢。
相關(guān)閱讀：
經(jīng)驗分享：LED損壞原因及保護方法詳解
http://www.zzmyjiv.cn/cp-art/80021632
超簡(jiǎn)單零耗電LED小夜燈DIY【簡(jiǎn)單版+升級版】
http://www.zzmyjiv.cn/opto-art/80021308
