LED 照明较其他照明产品具有绿色、节能、环保、长寿命等优点,随着整体成本降低,LED 照明开始广泛使用在商业、家庭等领域。而智能型 LED 照明独有的特点适用于不同的应用场合和需求,如远程控制、定时开关、调光、调色等。调光又有多种的方法,而原理又各有不同,下面我们以 XL3001 为例,对常见的调光方式讨论其优缺点以及注意事项。以下测试条件无特殊说明,均以 VIN=12V,输出接 2 串 2 并 1W 白光 LED,输出电流最大值设置为 618mA。
PWM 调光
二极管方式
使用 1N4148 二极管调光原理图见图 1。当 PWM DIMMING 处给高电平,CS 引脚电压高于正常工作的基准值, XL3001 被关断;当 PWM DIMMING 处给低电平,由于 1N4148 的隔离,CS 引脚不受影响,芯片正常工作。
优点:外围器件简单,3.3V 与 5V 的 PWM 信号调光效果一样。
缺点:不支持高频调光,线性度较差,调光时通过手机或相机可看到频闪(通常人眼不可见)
注意事项:调光频率不要超过 500Hz,大占空比(小输出电流)部分可适当屏蔽。
RC 滤波方式
RC 滤波方式调光原理图见图 2。PWM 信号经 RC 滤波为直流信号后,叠加到 CS 引脚,实现调光功能。调光的电流可以用下式表示:
电位器调光
非线性方案
非线性的电位器原理图见图 3。通过调整电位器的电阻值来改变叠加到 CS 引脚的电压,从而实现调光功能。输出电流可表示为:
优点:电路简单。
缺点:最大电流无法达到 VCS/RCS;由于非线性的问题,在调节电位器时,在电阻较小时,即使电阻变化很小,输出电流处会有较大的变化,而在电阻较大时,即使电阻变化很大,输出电流的变化也很小。
注意事项:尽量避免使用过大的电位器,否则上述的缺点会更加凸显。
线性方案线性的电位器原理图见图 4。输出电流可表示为:理论上输出电流计算公式:
优点:输出电流随电位器的值线性变化,电位器阻值几乎可以任意选定(推荐 50-500K 以内)。
缺点:外围电路复杂,需要考虑运放、TL431 的工作电压、电流。
注意事项:
1.TL431 的输出电压建议设置为 2.5V,可以确保系统在通电、断电过程中不会出现闪烁;
2.输出接 1 串 LED 时(输出电压 3.3V 左右),TL431 的供电电阻 R5 不要超过 3K,否则在上电或断电过程中,有可能出现闪烁的现象,同时输入电压较高时,需要考虑 R5 电阻的损耗。
电压调光
电压调光原理图见图 5。VA 点加一定的电压,该电压通过电阻 R1 分压后叠加到 CS 引脚,进而实现调光功能。理论上输出电流计算公式:
缺点:输出电流调至较小时,由于芯片基准电压与电阻的偏差问题,导致一致性略差。注意事项:多路同时输出时,会出现小电流时亮度会不一致(人眼可见)、多路 LED 关机时的关机电压不同等问题,建议调光亮度控制在 15%至 100%范围内。