三色發光二極體原理圖 LED三色調光的概念

2021-01-17 慧聰網

　　 慧聰LED屏網報導

　 三色LED的概念

　　三色LED由兩個不同顏色的管芯組成，有共陽、共陰接法，故為散引腳。當兩個管芯各自亮時呈現兩色，當兩個管芯一起亮時則為混色，所以稱為三色LED。

　　三色發光二極體是將3種不同顏色的LTC4151CMS%23PBF管芯封裝在一起，也分為共陰極和共陽極兩種。

　　三色發光二極體接線圖

　　共陰極4個引腳的三色發光二極體內部結構如圖4-52所示，3種發光顏色(如紅、藍、綠三色)的管芯負極連接在一起。4個引腳中，1腳為綠色發光二極體的正極，2腳為藍色發光二極體的正極，3腳為公共負極，4腳為紅色發光二極體的正極。使用時，公共負極3腳接地，其餘引腳按需要接入工作電壓即可。

　　

　　帶阻發光二極體

　　帶阻發光二極體又稱電壓型發光二極體，其電路結構如圖4-54所示。帶阻發光二極體已將限流電阻做到了發光二極體內，只要接入規定的直流電壓即可發光。

　　

　　

　　淺談led三色調光

　　led三色調光就是RBG 三種顏色的反光粉，當調整LED的驅動電流時，LED 的顏色會隨變化。配合控制器後可以調整任意顏色，並且支持編程的， 這個一般用在LED 洗牆燈和LED 燈條上。

　　作為一種光源，調光是很重要的。不僅是為了在家居中得到一個更舒適的環境，在今天來說，減少不必要的電光線，以進一步實現節能減排的目的是更加重要的一件事。而且對於LED光源來說，調光也是比其他螢光燈、節能燈、高壓鈉燈等更容易實現，所以更應該在各種類型的LED燈具中加上調光的功能。

　　一、用調正向電流的方法來調亮度 

　　要改變LED的亮度，是很容易實現的。首先想到的是改變它的驅動電流，因為LED的亮度是幾乎和它的驅動電流直接成正比關係。圖1中顯示了Cree公司的XLampXP-G的輸出相對光強和正向電流的關係。

　　

　　由圖中可知，假如以350mA時的光輸出作為100%，那麼200mA時的光輸出就大約是60%，100mA時大約是25%.所以調電流可以很容易實現亮度的調節。

　　1.1調節正向電流的方法 

　　調節LED的電流最簡單的方法就是改變和LED負載串聯的電流檢測電阻(圖2a)，幾乎所有DC-DC恆流晶片都有一個檢測電流的接口，是檢測到的電壓和晶片內部的參考電壓比較，來控制電流的恆定。但是這個檢測電阻的值通常很小，只有零點幾歐，如果要在牆上裝一個零點幾歐的電位器來調節電流是不大可能的，因為引線電阻也會有零點幾歐了。所以有些晶片提供一個控制電壓接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恆流值。例如凌特公司的LT3478(圖2b)只要改變R1和R2的比值，也可以改變其輸出的恆流值。

　　

　　圖2、輸出恆流值的調節

　　1.2調正向電流會使色譜偏移 

　　然而用調正向電流的方法來調亮度會產生一個問題，那就是在調亮度的同時也會改變它的光譜和色溫。因為目前白光LED都是用蘭光LED激發黃色螢光粉而產生，當正向電流減小時，藍光LED亮度增加而黃色螢光粉的厚度並沒有按比例減薄，從而使其光譜的主波長增長，具體實例如圖3所示。

　　

　　當正向電流為350mA時，主波長為545.8nm;當正向電流減小為200mA時，主波長為548.6nm;當正向電流減小為100mA時，主波長為550.2nm。 正向電流的改變也會引起色溫的變化(圖4)。

　　

　　當正向電流為350mA時，主波長為545.8nm;當正向電流減小為200mA時，主波長為548.6nm;當正向電流減小為100mA時，主波長為550.2nm。 正向電流的改變也會引起色溫的變化(圖4)。

　　圖4、白光LED的色溫和正向電流的關係

　　由圖4可知，當正向電流為350mA時，色溫為5734K，而正向電流增加到350mA時，色溫就偏移到5636K.電流再進一步減小時，色溫會向暖色變化。

　　當然這些問題在一般的實際照明中可能不算是一個大問題。然而在採用RGB的LED系統中，就會引起彩色的偏移，而人眼對彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允許的。

　　1.3調電流會產生使恆流源無法工作的嚴重問題 

　　然而在具體實現中，用調正向電流的方法來調光可能會產生一個更為嚴重的問題。 我們知道LED通常是用DC-DC的恆流驅動電源來驅動的，而這類恆流驅動源通常分為升壓型或降壓型兩種(當然還有升降壓型，但由於效率低、價錢貴而不常用)。究竟採用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負載電壓之間的關係決定的。假如電源電壓低於負載電壓就採用升壓型;假如電源電壓高於負載電壓就採用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性(圖5)可知，正向電流的變化會引起正向電壓的相應變化，確切地說，正向電流的減小也會引起正向電壓的減小。所以在把電流調低的時候，LED的正向電壓也就跟著降低。這就會改變電源電壓和負載電壓之間的關係。

　　

　　圖5、LED的伏安特性

　　例如，在一個輸入為24V的LED燈具中，採用了8顆1W的大功率LED串聯起來。在正向電流為350mA時，每個LED的正向電壓是3.3V.那麼8顆串聯就是26.4V，比輸入電壓高。所以應該採用升壓型恆流源。但是，為了要調光，把電流降到100mA，這時候的正向電壓只有2.8V，8顆串聯為22.4V，負載電壓就變成低於電源電壓。這樣升壓型恆流源就根本無法工作，而應該採用降壓型。對於一個升壓型的恆流源一定要它工作於降壓是不行的，最後LED就會出現閃爍現象。實際上，只要是採用了升壓型恆流源，在用調正向電流調光時，只要調到很低的亮度幾乎一定會產生閃爍現象。因為那時候的LED負載電壓一定是低於電源電壓。很多人因為不了解其中的問題，還總要去從調光的電路裡去找問題，那是徒勞無益的。 採用降壓型恆流源問題會少一些，因為如果本來電源電壓高於負載電壓，當亮度是往低調，負載電壓是降低的，所以還是需要降壓型恆流源。但是如果調到非常低的正向電流，LED的負載電壓也變得很低，那時候降壓比非常大，也可能超出了這種降壓型恆流源的正常工作範圍，也會使它無法工作而產生閃爍。

　　

　　

　　圖6、降壓型恆流源的效率和降壓比的關係

　　圖中的輸入電壓為35V，輸出電流為2A，當輸出電壓為30V時，效率可以高達97.8%.但是當輸出電壓降低到20V時，效率就降為96%;當輸出電壓降低為10V時，效率就降低為92%.在這三種情況下，儘管其輸出功率依次為60W，40W和20W，但是其損耗功率卻依次為1.2W，1.6W，1.6W.後兩種情況下功耗增大了33%.假如恆流模塊的散熱系統設計得非常臨界，增加33%的耗散功率就有可能會使晶片的結溫升高，以致發生過溫保護而無法工作，嚴重時也有可能使晶片燒毀。

　　1.5調節正向電流無法得到精確調光 

　　因為正向電流和光輸出並不是完全正比關係，而且不同的LED會有不同的正向電流和光輸出關係曲線。所以用調節正向電流的方法很難實現精確的光輸出控制。

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責任編輯：李莉梅

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