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LED亮度調節原理圖文詳解
  • 發布時間:2022-07-14 21:23:36
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LED亮度調節原理圖文詳解
關於LED
近年來Light-emitting diode(LED)被廣泛用於照明行業,相較於其他光源,LED具有諸多優勢:光效高、壽命長、色溫變化小、動態響應快、體積小等。
LED發光原理
當電流被注入到半導體的PN結時,原子中低能級的電子吸收能量從基態被激發到較高能級,這個能級日韩国产成人稱之為激發態。而激發態的壽命是短暫的,他十分容易回歸到基態。
在回歸基態時激發態電子會釋放出多餘的能量,這些能量中有一部分以光子的形式傳遞了出去。這一過程稱為能級躍遷。這裏描述的是自發輻射的過程,有別於激光麻豆国产一区的受激輻射。
自發輻射產生的光子,光譜較寬,方向性較差,響應較慢,屬於非相幹光源。適用於低速光通信和普通的照明。
節能是各行各業不斷努力的目標,“按需照明”需要根據環境的變化,人員的變化自動調節燈光的亮度,實現即不影響人的生產活動,又做到高效節能的目的。那麽LED是怎麽實現亮度調節的呢?
LED亮度調節
1.調節驅動電流
LED 亮度調節
圖一 電流光強圖
圖一是1w(額定電流為350mA)白光LED的驅動電流與發光強度對比圖。可以看到,當電流為350mA時,光強為1倍,當175mA時,光強為0.5倍,在低於額定電流時基本保持線性。因此,通過調節電流的大小可以很好的控製LED的發光強度。
2.控製做功時間
先提一個生理特征:當人看到一幅畫麵快速閃過時,這幅畫麵產生的視覺刺激會在大腦中停留幾十到幾百毫秒時間,亮度越亮,停留的時間越長。
這一特征日韩国产成人稱為視覺殘留,早在宋朝的時候,人們就已經利用這一生理現象發明了“走馬燈”,到後來又出現了一幀一幀畫出來的動畫片,一格格播放的露天電影,都是利用了視覺殘留這以特征。
現在電影的標準是每秒播放24幀,也就是1秒鍾隻放24幅圖片,而這在日韩国产成人看來是非常連續,非常真實的。
直流DC
PWM(脈衝寬度調製),這是一種應用非常廣泛的調節方式,不僅可以用在亮度調節上,還用在逆變器,模型裏的舵機,多軸飛行器裏姿態控製都離不開PWM。
LED 亮度調節
圖二 PWM
如圖二,如果日韩国产成人要把一個20mA的LED燈的亮度調節到25%,日韩国产成人可以把電流直接調到5mA,也可以讓LED以20mA的電流亮25%的時間,滅75%的時間,如此循環,當這個循環足夠的快,快到人眼便無法感到閃爍。這種調節工作時間(調節脈衝寬度)的方式就是PWM。
日韩国产成人再套用公式來羅列一下上麵的觀點:
因為 W = P*t = U*I*t
所以 0.25W = U*(I*0.25)*t = U*I*(t*0.25)
(由於LED在調節電流的過程中,正向導通電壓變化不大,為了簡化計數日韩国产成人假設電壓是不變的)
交流AC
電網的電都是以交流的形式傳輸到終端設備,可控矽是一種可以被控製什麽時候被導通的半導體器件,即控製導通角,它會在電流0位置時自動關閉。所以可以通過可控矽直接控製輸入到設備的電能。
下圖中咖啡色的線就是電網電壓,藍色線為被可控50%切相後的波形。
LED 亮度調節
圖三 可控矽切相
各種調光方式的優缺點
真正的不閃式調光方式就是用通過調節電流來實現的。高頻的電流脈衝可以使用小體積的電感就能輕而易舉的濾成平順的直流。所以好的護眼燈都應該是用這種方案的。
LED 亮度調節
圖四 電流與波長
電流調節的缺點:圖一指出的電流與光強的關係並不是單純的線性關係;而且更為微妙的是:圖四中隨著電流的減小,LED的光譜波長會變長,即紅移(白光燈珠則表現為色溫變暖)。
雖然人對色溫的偏差並不是太敏感,但是對色彩的差異還是非常敏感的,所以當需要精確控製亮度時(RGB混色)就比較麻煩了,需要通過算法來修正誤差。PWM調光的優點是係統簡單,特別是需要做多路調光的時候。
另外由於工作時的電流一直都是以額定電流工作,所以不存在調節電流的光強線性度與光譜偏移的問題。
切相調光是為了兼容白織燈時代所遺留的調光器。優點是,調光器存量市場巨大,特別是在美國。其實這種調光器一點都不適合LED燈具。
白織燈因為是鎢絲發熱產生光,具有熱惰性,鎢絲不會應為電壓被切掉而馬上冷卻停止發光。
但是LED卻是高動態的發光器件,要避免閃爍需要持續供電,為了在市電50/60Hz下不發生閃爍,需要在電路上做較多的處理,因此支持可控矽調光的LED燈的PF都做不高。
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