多路照明LED調光控制電路的設計與實現(xiàn)
圖4 驅動波形
在計算機操作界面上,對第一路的DAC0832 輸入為100, 第二路為200, 第三路的電流值為255,測得對應支路LED 的電流值為54mA、106mA、134mA,對應2SK1058 的驅動波形分別圖4 所示。
可以看出,隨著DAC0832 輸入的增大,PWM 的占空比越來越大, 對應的LED 電流值也在不斷增大。為了得到它們之間關系, 通過不斷改變程序的方法, 來測試多個DAC0832 的輸入和關鍵點電壓值(考慮到0~100之間為非線性區(qū), 所以從100 開始取值) ,測得的數(shù)據如表1 所示。
表1 測量得到N-I 數(shù)據
繪出N 和I 之間的近似關系曲線, 如圖5 所示。從圖中可以看出,DAC0832 的輸入和LED 電流值是基本上成正比例關系的, 可以近似得到他們之間的關系:Y=0.53X+1.09,其中Y 表示LED 的電流值,單位為mA,X 表示DAC0832 的輸入N.根據這個關系,我們可以設定程序, 使得在計算機操作界面上輸入值轉化為對應的DAC0832 值,這樣就能夠控制LED 的電流,在很寬的范圍內調節(jié)LED 燈的亮度。
圖5 N-I 曲線
4.2 基于脈寬調制方式的多路控制
同樣,考慮到CD4067 是十六選一開關,沒必要對十六路進行控制, 擬定采用三個支路來代表整個電路的控制過程。由于控制方式的不同,那么決定LED 亮度的也不一樣,基于脈沖控制的方式是由LED 的平均電流來決定亮度的。通過編程,設定PWM 波的頻率為1KHZ,第一路的占空比為0.2, 第二路為0.4, 第三路的電流值為0.6,通過測量與LED 串聯(lián)在一起的5 歐姆電阻上的電壓,就能夠得到LED 的電流波形,從而可以看出LED的平均電流。波形分別如圖6 所示:
圖6 驅動波形和限流電阻上電壓波形
圖中,1 通道是PWM 波形,2 通道是5 歐姆電阻電壓波形, 可以看出, LED 的電流幅值IM 為0.65/5=130mA 是不變的,并且LED 電流的占空比和PWM 驅動波形的占空比是一樣的, 所以得出公式:LED 平均電流I= D*IM,其中IM=130mA.所以可以通過在計算機操作界面設定占空比來, 傳送給單片機信號, 單片機相應并且控制LED 的亮度。
4.3 兩種方法的比較
通過這兩種方法都能夠實現(xiàn)多路控制, 并且能夠達到實驗目的, 不同點是兩種方法的輸入控制量不同,不過, 通過多次實驗可以發(fā)現(xiàn), 在不停的調節(jié)過程中,前者電路中LED 電流出現(xiàn)色衰現(xiàn)象,而后者中LED 依然發(fā)出對應電流的白光, 所以第二種方法可以得到廣泛的應用。
5 結束語
本次試驗采用計算機操作界面控制調光電路、單片機輸出PWM 的方法,并且結合芯片CD4067,實現(xiàn)了對多路LED 電流值大小的控制,其中采用了兩種調光方法。根據這個結論,可以應用到很多處多路LED 控制的場合, 如手術燈、家用照明燈、大型室外燈光設計等。
當然,單片機結合CD4067 能夠控制多路的LED 電流,但是也存在著一些缺點和需要改進的地方, 由于多路照明LED 工作起來功率比較大,可以在本文的電路基礎上增加部分元器件,達到減少損耗的目的;由于沒有基準電壓脈沖幅度,單片機直接產生的PWM 波就不是很恒定,限制了PWM 波的使用范圍。
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