[發明專利]采用二倍工頻頻率逐脈沖調流的LED驅動及調光方法

有效

• 申請號: 201110054419.1
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102137535A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 邢先鋒;劉義芳;王清平
• 申請（專利權）人: 西安明泰半導體科技有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于LED半導體固態照明技術領域，涉及一種采用二倍工頻頻率逐脈沖調流的LED驅動及調光方法。

背景技術

LED驅動是LED應用的核心，隨著LED應用擴大，對LED驅動提出了更高更新的要求，LED光源不僅要穩定恒流驅動，還要求能夠半功率穩定工作（路燈、隧道燈等），某些場合還要能夠連續調光。

現有技術通過采用簡單調節驅動電流來實現調光功能，這會帶來LED色溫變化，嚴重影響了實際照明效果并產生了照明安全隱患，國內外以美國“能源之星”為代表的LED照明標準，嚴格限定了LED色溫漂移程度，因此保持色溫穩定，成為一個必須解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用二倍工頻頻率逐脈沖調流的LED驅動及調光方法，解決了現有技術中的色溫變化明顯，實際照明效果不理想、照明安全隱患突出的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種采用二倍工頻頻率逐脈沖調流的LED驅動及調光方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

對于按照技術要求組裝的LED矩陣組合，首先根據LED工作狀態的工作電流，確定占空比D，D=要求輸出光功率÷狀態功率；

再選擇二倍工頻100Hz/120Hz調制頻率；

最后，按照前述得到的占空比和選定的調制頻率參數，進行PWM方式驅動調光。

本發明的有益效果是，通過采用二倍工頻頻率PWM調制，在每個二倍工頻周期內，保持恒流不變，逐脈沖調制脈寬，克服了LED因調制而色溫漂移的缺點，可大范圍穩定調光，擴大了LED的應用領域。

附圖說明

圖1是LED驅動電流和相對發光強度的關系曲線圖；

圖2?是暖白光LED的Cx/Cy隨IF變化曲線；

圖3是LED采用PWM調制調流（恒流）示意圖；

圖4是占空比與相對發光強度對應關系曲線；

圖5是實施例1的T管方案示意圖；

圖6是是實施例2的100W路燈方案示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

圖1為LED驅動電流和相對發光強度關系曲線，當驅動電流為350mA時，LED以標稱100%發光強度工作，當驅動電流為450mA多時以120%的發光強度工作，當驅動電流為200mA時，其發光強度降低到65%左右，通過調節LED（工作）驅動電流，來調節發光強度，實現調光功能。

但LED還有一個特性，以350mA/1W?LED為例，參照圖2，LED色溫變化斜率Cx/Cy也隨驅動電流在變化，而且小電流下變化斜率更大，也就是說，當輸出功率減半，對應驅動電流減半時，LED色溫變化明顯，白色光源會變偏冷，暖白光變更快，這些色溫變化足以讓人眼感知，產生不舒服感覺。

LED驅動時，為不產生色溫漂移，其開通工作時工作電流就要相對穩定，要實現調光，將LED采用脈寬調制（PWM）模式工作，通過調節LED開通時間Ton在每個周期T內的相對長短比例（占空比D），來控制調光。

D=Ton÷T，D最大為1時，為LED光源標稱滿功率工作；D越小，對應的光源發光強度越低。圖4為發光相對強度與占空比D的對應關系示意圖，D和相對發光強度基本一一對應。

同時，作為半導體PN結結構的照明用LED，具有良好的頻率響應特性，也為LED通過PWM方式調光提供了性能條件，由若干功率LED組成的LED矩陣光源，在開關頻率小于1KHz下也同樣具有良好的頻率響應特性。

為保證LED光源發光效率，就要盡量減小LED因PWM開關導致的開關損耗。通過試驗證明，開關頻率控制在400Hz以內，LED光源自身的開關損耗很小，開關頻率在二倍工頻（100/120Hz）時，其自身開關損耗可以忽略不計。考慮到人眼對照明頻閃的要求，25Hz是最低的PWM工作頻率。

采用25Hz-400Hz之間的頻率，對LED光源通過PWM驅動調光，不僅可以實現連續穩定調光，同時保持LED標稱色溫穩定不變，而且LED自身開關損耗低（PWM頻率在二倍工頻（100/120Hz）及以下時，其自身開關損耗可以忽略不計），用光安全性好，也符合美國能源之星為代表的LED照明最低開關頻率標準。

圖3中，周期T為二倍工頻周期，工頻50Hz下為10mS，工頻60Hz下為8.33mS，Ton為電流恒流導通時間，對應的IF值為LED工作恒流驅動值，調節Ton時間，就可以實現不同功率輸出驅動以及調光之要求。