采用二倍工频频率逐脉冲调流的led驱动及调光方法

xiaoxiao2020-09-10  1

专利名称:采用二倍工频频率逐脉冲调流的led驱动及调光方法
技术领域
本发明属于LED半导体固态照明技术领域,涉及一种采用二倍工频频率逐脉冲调 流的LED驱动及调光方法。
背景技术
LED驱动是LED应用的核心,随着LED应用扩大,对LED驱动提出了更高更新的要 求,LED光源不仅要稳定恒流驱动,还要求能够半功率稳定工作(路灯、隧道灯等),某些场合 还要能够连续调光。现有技术通过采用简单调节驱动电流来实现调光功能,这会带来LED色温变化, 严重影响了实际照明效果并产生了照明安全隐患,国内外以美国“能源之星”为代表的LED 照明标准,严格限定了 LED色温漂移程度,因此保持色温稳定,成为一个必须解决的技术问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种采用二倍工频频率逐脉冲调流的LED驱动及调光方法, 解决了现有技术中的色温变化明显,实际照明效果不理想、照明安全隐患突出的问题。本发明所采用的技术方案是,一种采用二倍工频频率逐脉冲调流的LED驱动及调 光方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施
对于按照技术要求组装的LED矩阵组合,首先根据LED工作状态的工作电流,确定占空 比D,D=要求输出光功率+状态功率;
再选择二倍工频100Ηζ/120Ηζ调制频率;
最后,按照前述得到的占空比和选定的调制频率参数,进行PWM方式驱动调光。本发明的有益效果是,通过采用二倍工频频率PWM调制,在每个二倍工频周期内, 保持恒流不变,逐脉冲调制脉宽,克服了 LED因调制而色温漂移的缺点,可大范围稳定调 光,扩大了 LED的应用领域。


图1是LED驱动电流和相对发光强度的关系曲线图; 图2是暖白光LED的Cx/Cy随IF变化曲线;
图3是LED采用PWM调制调流(恒流)示意图; 图4是占空比与相对发光强度对应关系曲线; 图5是实施例1的T管方案示意图; 图6是是实施例2的100W路灯方案示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
图1为LED驱动电流和相对发光强度关系曲线,当驱动电流为350mA时,LED以标 称100%发光强度工作,当驱动电流为450mA多时以120%的发光强度工作,当驱动电流为 200mA时,其发光强度降低到65%左右,通过调节LED (工作)驱动电流,来调节发光强度,实 现调光功能。但LED还有一个特性,以350mA/lW LED为例,参照图2,LED色温变化斜率Cx/Cy 也随驱动电流在变化,而且小电流下变化斜率更大,也就是说,当输出功率减半,对应驱动 电流减半时,LED色温变化明显,白色光源会变偏冷,暖白光变更快,这些色温变化足以让人 眼感知,产生不舒服感觉。LED驱动时,为不产生色温漂移,其开通工作时工作电流就要相对稳定,要实现调 光,将LED采用脉宽调制(PWM)模式工作,通过调节LED开通时间Ton在每个周期T内的相 对长短比例(占空比D),来控制调光。D=Ton^T, D最大为1时,为LED光源标称满功率工作;D越小,对应的光源发光强 度越低。图4为发光相对强度与占空比D的对应关系示意图,D和相对发光强度基本一一 对应。同时,作为半导体PN结结构的照明用LED,具有良好的频率响应特性,也为LED通 过PWM方式调光提供了性能条件,由若干功率LED组成的LED矩阵光源,在开关频率小于 IKHz下也同样具有良好的频率响应特性。为保证LED光源发光效率,就要尽量减小LED因PWM开关导致的开关损耗。通过 试验证明,开关频率控制在400Hz以内,LED光源自身的开关损耗很小,开关频率在二倍工 频(100/120HZ)时,其自身开关损耗可以忽略不计。考虑到人眼对照明频闪的要求,25Hz是 最低的PWM工作频率。采用25Hz-400Hz之间的频率,对LED光源通过PWM驱动调光,不仅可以实现连续 稳定调光,同时保持LED标称色温稳定不变,而且LED自身开关损耗低(PWM频率在二倍工 频(100/120HZ)及以下时,其自身开关损耗可以忽略不计),用光安全性好,也符合美国能源 之星为代表的LED照明最低开关频率标准。图3中,周期T为二倍工频周期,工频50Hz下为10mS,工频60Hz下为8. 33mS, Ton 为电流恒流导通时间,对应的IF值为LED工作恒流驱动值,调节Ton时间,就可以实现不同 功率输出驱动以及调光之要求。本发明采用二倍工频频率逐脉冲调流(恒流)的LED驱动及调光方法,具体按照以 下步骤实施首先根据LED矩阵组合工作状态的工作电流,确定相对发光强度,即确定占空 比D,由于D和相对光功率基本一一对应,D=要求输出光功率+状态功率;再选择二倍工频 100Hz/120Hz调制频率,进行PWM驱动调光,就实现了二倍工频频率下逐脉冲调流(恒流), 达到安全可靠调光。实施例1
技术要求采用288颗0. Iff 3528/3410 SMT封装LED灯珠,制作18W T管日光灯,并
可调光。首先选择LED实际最大工作电流,取24mA,灯具最大功率为 288X0. 024X3. 3=22. 8W,而实际要求最大输出功率18W,那么占空比D=18 + 22. 8=80%
同时,灯具288颗LED采用M串X 12并矩阵组合,总恒流电流为MmAX 12=288mA。
图5是本实施例的T管方案示意图,采用288颗0. IW 3528/3410 SMT封装LED灯 珠,M串X 12并矩阵组合,288mA恒流,占空比80%实现18W输出,占空比80%向下调节,可 实现连续调光。实施例2
技术要求采用84颗1W-3W大功率LED制作100W路灯光源,并带半功率设置。选择单颗LED为1. 5W的产品,查阅产品参数表可知单颗LED工作电流为575mA,满 功率100W时的占空比D=IOOW+ (1. 5X84) =0. 8,对应半功率时占空比为0. 4。84颗LED采用42串X2并矩阵方式,总恒流为2X575 mA =1. 15A,工频二倍频 100Hz/120Hz PWM 开关频率。图6是本实施例100W路灯方案示意图,84颗1W-3W大功率LED,采用42串X 2并 矩阵方式,工频二倍频100Hz/120Hz PWM调制工作模式,恒流1. 15A,满功率100W时占空比 选80%,半功率时占空比选40%。
权利要求
1. 一种采用二倍工频频率逐脉冲调流的LED驱动及调光方法,其特征在于,具体按照 以下步骤实施对于按照技术要求组装的LED矩阵组合,首先根据LED工作状态的工作电流,确定占空 比D,D=要求输出光功率+状态功率;再选择二倍工频100Ηζ/120Ηζ调制频率;最后,按照前述得到的占空比和选定的调制频率参数,进行PWM方式驱动调光。
全文摘要
本发明公开了一种采用二倍工频频率逐脉冲调流的LED驱动及调光方法,具体按照以下步骤实施对于按照技术要求组装的LED矩阵组合,首先根据LED工作状态工作电流,确定占空比D,D=要求输出光功率÷状态功率;再选择二倍工频100Hz/120Hz调制频率;最后,按照前述得到的占空比和选定的调制频率参数,进行PWM方式驱动调光。本发明的有益效果是,通过采用二倍工频频率PWM调制,在每个二倍工频周期内,保持恒流不变,逐脉冲调制脉宽,克服了LED因调制而色温漂移的缺点,能大范围稳定调光,扩大了LED的应用领域。
文档编号H05B37/02GK102137535SQ201110054419
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者刘义芳, 王清平, 邢先锋 申请人:西安明泰半导体科技有限公司

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