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三色发光二极管原理图 LED三色调光的概念

http://www.ledp.hc360.com2019年01月02日09:29 来源:慧聪LED屏网T|T

   慧聪LED屏网报道

  三色LED的概念

  三色LED由两个不同颜色的管芯组成,有共阳、共阴接法,故为散引脚。当两个管芯各自亮时呈现两色,当两个管芯一起亮时则为混色,所以称为三色LED。

  三色发光二极管是将3种不同颜色的LTC4151CMS%23PBF管芯封装在一起,也分为共阴极和共阳极两种。

  三色发光二极管接线图

  共阴极4个引脚的三色发光二极管内部结构如图4-52所示,3种发光颜色(如红、蓝、绿三色)的管芯负极连接在一起。4个引脚中,1脚为绿色发光二极管的正极,2脚为蓝色发光二极管的正极,3脚为公共负极,4脚为红色发光二极管的正极。使用时,公共负极3脚接地,其余引脚按需要接入工作电压即可。

  

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  带阻发光二极管

  带阻发光二极管又称电压型发光二极管,其电路结构如图4-54所示。带阻发光二极管已将限流电阻做到了发光二极管内,只要接入规定的直流电压即可发光。

  

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  浅谈led三色调光

  led三色调光就是RBG 三种颜色的反光粉,当调整LED的驱动电流时,LED 的颜色会随变化。配合控制器后可以调整任意颜色,并且支持编程的, 这个一般用在LED 洗墙灯和LED 灯条上。

  作为一种光源,调光是很重要的。不仅是为了在家居中得到一个更舒适的环境,在今天来说,减少不必要的电光线,以进一步实现节能减排的目的是更加重要的一件事。而且对于LED光源来说,调光也是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现,所以更应该在各种类型的LED灯具中加上调光的功能。

  一、用调正向电流的方法来调亮度 

  要改变LED的亮度,是很容易实现的。首先想到的是改变它的驱动电流,因为LED的亮度是几乎和它的驱动电流直接成正比关系。图1中显示了Cree公司的XLampXP-G的输出相对光强和正向电流的关系。

  

三色发光二极管原理图 led三色调光的概念

  由图中可知,假如以350mA时的光输出作为100%,那么200mA时的光输出就大约是60%,100mA时大约是25%.所以调电流可以很容易实现亮度的调节。

  1.1调节正向电流的方法 

  调节LED的电流最简单的方法就是改变和LED负载串联的电流检测电阻(图2a),几乎所有DC-DC恒流芯片都有一个检测电流的接口,是检测到的电压和芯片内部的参考电压比较,来控制电流的恒定。但是这个检测电阻的值通常很小,只有零点几欧,如果要在墙上装一个零点几欧的电位器来调节电流是不大可能的,因为引线电阻也会有零点几欧了。所以有些芯片提供一个控制电压接口,改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。例如凌特公司的LT3478(图2b)只要改变R1和R2的比值,也可以改变其输出的恒流值。

  

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  图2、输出恒流值的调节

  1.2调正向电流会使色谱偏移 

  然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一个问题,那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。因为目前白光LED都是用兰光LED激发黄色荧光粉而产生,当正向电流减小时,蓝光LED亮度增加而黄色荧光粉的厚度并没有按比例减薄,从而使其光谱的主波长增长,具体实例如图3所示。

  

三色发光二极管原理图 led三色调光的概念

  当正向电流为350mA时,主波长为545.8nm;当正向电流减小为200mA时,主波长为548.6nm;当正向电流减小为100mA时,主波长为550.2nm。 正向电流的改变也会引起色温的变化(图4)。

  

三色发光二极管原理图 led三色调光的概念

  当正向电流为350mA时,主波长为545.8nm;当正向电流减小为200mA时,主波长为548.6nm;当正向电流减小为100mA时,主波长为550.2nm。 正向电流的改变也会引起色温的变化(图4)。

  图4、白光LED的色温和正向电流的关系

  由图4可知,当正向电流为350mA时,色温为5734K,而正向电流增加到350mA时,色温就偏移到5636K.电流再进一步减小时,色温会向暖色变化。

  当然这些问题在一般的实际照明中可能不算是一个大问题。然而在采用RGB的LED系统中,就会引起彩色的偏移,而人眼对彩色的偏差是十分敏感的,因此也是不能允许的。

  1.3调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题 

  然而在具体实现中,用调正向电流的方法来调光可能会产生一个更为严重的问题。 我们知道LED通常是用DC-DC的恒流驱动电源来驱动的,而这类恒流驱动源通常分为升压型或降压型两种(当然还有升降压型,但由于效率低、价钱贵而不常用)。究竟采用升压型还是降压型是由电源电压和LED负载电压之间的关系决定的。假如电源电压低于负载电压就采用升压型;假如电源电压高于负载电压就采用降压型。而LED的正向电压是由其正向电流决定的。从LED的伏安特性(图5)可知,正向电流的变化会引起正向电压的相应变化,确切地说,正向电流的减小也会引起正向电压的减小。所以在把电流调低的时候,LED的正向电压也就跟着降低。这就会改变电源电压和负载电压之间的关系。

  

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  图5、LED的伏安特性

  例如,在一个输入为24V的LED灯具中,采用了8颗1W的大功率LED串联起来。在正向电流为350mA时,每个LED的正向电压是3.3V.那么8颗串联就是26.4V,比输入电压高。所以应该采用升压型恒流源。但是,为了要调光,把电流降到100mA,这时候的正向电压只有2.8V,8颗串联为22.4V,负载电压就变成低于电源电压。这样升压型恒流源就根本无法工作,而应该采用降压型。对于一个升压型的恒流源一定要它工作于降压是不行的,最后LED就会出现闪烁现象。实际上,只要是采用了升压型恒流源,在用调正向电流调光时,只要调到很低的亮度几乎一定会产生闪烁现象。因为那时候的LED负载电压一定是低于电源电压。很多人因为不了解其中的问题,还总要去从调光的电路里去找问题,那是徒劳无益的。 采用降压型恒流源问题会少一些,因为如果本来电源电压高于负载电压,当亮度是往低调,负载电压是降低的,所以还是需要降压型恒流源。但是如果调到非常低的正向电流,LED的负载电压也变得很低,那时候降压比非常大,也可能超出了这种降压型恒流源的正常工作范围,也会使它无法工作而产生闪烁。

  

三色发光二极管原理图 led三色调光的概念

  

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  图6、降压型恒流源的效率和降压比的关系

  图中的输入电压为35V,输出电流为2A,当输出电压为30V时,效率可以高达97.8%.但是当输出电压降低到20V时,效率就降为96%;当输出电压降低为10V时,效率就降低为92%.在这三种情况下,尽管其输出功率依次为60W,40W和20W,但是其损耗功率却依次为1.2W,1.6W,1.6W.后两种情况下功耗增大了33%.假如恒流模块的散热系统设计得非常临界,增加33%的耗散功率就有可能会使芯片的结温升高,以致发生过温保护而无法工作,严重时也有可能使芯片烧毁。

  1.5调节正向电流无法得到精确调光 

  因为正向电流和光输出并不是完全正比关系,而且不同的LED会有不同的正向电流和光输出关系曲线。所以用调节正向电流的方法很难实现精确的光输出控制。

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责任编辑:李莉梅

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