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      多色和全彩景观照明系统的混光方式
      时间 :     管理员 : admin

        无论用LED制作多色或全彩灯光系统,欲显示各种颜色,需要构成发光单元的每个LED的发光亮度都必须能调节,其调节的精细程度就是灯光系统的灰度等级?;叶鹊燃对礁?,灯光系统显示就越细腻,色彩也越丰富,相应的控制系统也越复杂。一般256级灰度的灯光系统,颜色过渡已十分柔和,在控制系统的控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256X256X256(即16777216)种颜色,形成不同光色的组合,可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。不管灰度等级为多少,其混光方式主要有以下四种。

        (1)模拟混光方式, 即采用可变电阻负载调光,除了红光LED随着电流的升高亮度会饱和外,一般其它LED的亮度都会随着其工作电流的增大而增大,因此可以通过改变可变电阻从而调节LED的工作电流的方法在较大范围内控制LED的亮度,如通过向LED施加50%的工作电流可实现约50%的亮度。

        (2)脉宽调制(PWM)方式,LED的响应时间一般只有几纳秒至几百纳秒,适合于频繁开关以及高频运作的场合,同时由于LED特定的电流/发光强度特性,因此可以通过周期性的脉冲宽度调制,亦即控制输出电流占空比的方式来实现对LED亮度的调节,例如要将亮度减半,只需在50%的占空周期内提供电流就可以实现了。为确保人的肉眼感受不到PWM脉冲,PWM信号的频率必须高于100Hz,******PWM频率取决与电源启动和响应时间。为提供最大的灵活性以及集成简易性,LED驱动器应能够接受高达50KHz的PWM频率。一般我们选择200~300Hz的开关频率来进行PWM亮度调节,这是因为人眼无法分辨超过40Hz的频率的变化,而太高的频率又会引起白光颜色发生移位和亮度调节非线性[4].

        (3)频率调制方式,保持加在LED上的矩形脉冲电流(幅值不变)的宽度不变,通过改变单位时间加在LED上矩形脉冲个数的多少,使得LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化,使LED亮度具有较大范围的调节。

        (4)角位调制方式,是采用一串含有二进制序列脉冲,并且序列脉冲的每一位宽度都按照其位值的比例来延展,通过改变单位时间加在LED上的矩形脉冲电流占有位值所延展的宽度,使LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化,以调节LED的亮度。

        比较以上四种混光亮度调节方式,可以认为使用PWM方式更合适于半导体照明,原因在于:(1)模拟混光方式不仅效率低下,也影响LED使用寿命。 (2)在某个特定的正向电流下LED能显示出最纯的白光,随着工作电流偏离这个值,白光LED发出的光可能偏蓝或偏紫,因此通过改变LED工作电流的方式调节会使光的颜色发生偏移,而使用PWM控制方式则不易有这样的问题。(3)现在通常使用的大功率白光LED都是工作在大电流下, 因此其在工作时会产生大量的热量,而在景观照明中为达到景观效果所使用的灯具光源要求小型化、密集排列,因此对于小功率LED散热问题也十分重要。随着工作温度的升高, LED器件的性能会降低,因此散热对LED器件工作性能影响很大,在使用PWM控制方式时其脉冲平均电流和直流电流大小相等的情况时,LED器件会有更低的温度,所以在相同PN结结温的条件下可以有更高的发光亮度。同时LED的主波长也会随着结温的升高而漂移,所以PWM方式更适合于LED的热学特性。(4)与频率调制方式和角位调制

        方式相比,PWM方式驱动和控制电路实现起来比较容易,特别适合于数字控制,在当前大型景观照明系统普遍采用智能控制器的条件下,PWM方式是多色和全彩LED景观系统的主要混光方式和发展方向。


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