多路照明LED調(diào)光控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖4 驅(qū)動波形

在計(jì)算機(jī)操作界面上，對第一路的DAC0832 輸入為100, 第二路為200, 第三路的電流值為255,測得對應(yīng)支路LED 的電流值為54mA、106mA、134mA,對應(yīng)2SK1058 的驅(qū)動波形分別圖4 所示。

可以看出，隨著DAC0832 輸入的增大，PWM 的占空比越來越大， 對應(yīng)的LED 電流值也在不斷增大。為了得到它們之間關(guān)系， 通過不斷改變程序的方法， 來測試多個DAC0832 的輸入和關(guān)鍵點(diǎn)電壓值(考慮到0~100之間為非線性區(qū)， 所以從100 開始取值) ,測得的數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 測量得到N-I 數(shù)據(jù)

繪出N 和I 之間的近似關(guān)系曲線， 如圖5 所示。從圖中可以看出，DAC0832 的輸入和LED 電流值是基本上成正比例關(guān)系的， 可以近似得到他們之間的關(guān)系：Y=0.53X+1.09,其中Y 表示LED 的電流值，單位為mA,X 表示DAC0832 的輸入N.根據(jù)這個關(guān)系，我們可以設(shè)定程序， 使得在計(jì)算機(jī)操作界面上輸入值轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的DAC0832 值，這樣就能夠控制LED 的電流，在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)LED 燈的亮度。

圖5 N-I 曲線

4.2 基于脈寬調(diào)制方式的多路控制

同樣，考慮到CD4067 是十六選一開關(guān)，沒必要對十六路進(jìn)行控制， 擬定采用三個支路來代表整個電路的控制過程。由于控制方式的不同，那么決定LED 亮度的也不一樣，基于脈沖控制的方式是由LED 的平均電流來決定亮度的。通過編程，設(shè)定PWM 波的頻率為1KHZ,第一路的占空比為0.2, 第二路為0.4, 第三路的電流值為0.6,通過測量與LED 串聯(lián)在一起的5 歐姆電阻上的電壓，就能夠得到LED 的電流波形，從而可以看出LED的平均電流。波形分別如圖6 所示：

圖6 驅(qū)動波形和限流電阻上電壓波形

圖中，1 通道是PWM 波形，2 通道是5 歐姆電阻電壓波形， 可以看出， LED 的電流幅值IM 為0.65/5=130mA 是不變的，并且LED 電流的占空比和PWM 驅(qū)動波形的占空比是一樣的， 所以得出公式：LED 平均電流I= D*IM,其中IM=130mA.所以可以通過在計(jì)算機(jī)操作界面設(shè)定占空比來， 傳送給單片機(jī)信號， 單片機(jī)相應(yīng)并且控制LED 的亮度。

4.3 兩種方法的比較

通過這兩種方法都能夠?qū)崿F(xiàn)多路控制， 并且能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?不同點(diǎn)是兩種方法的輸入控制量不同，不過， 通過多次實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)， 在不停的調(diào)節(jié)過程中，前者電路中LED 電流出現(xiàn)色衰現(xiàn)象，而后者中LED 依然發(fā)出對應(yīng)電流的白光， 所以第二種方法可以得到廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)束語

本次試驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)操作界面控制調(diào)光電路、單片機(jī)輸出PWM 的方法，并且結(jié)合芯片CD4067,實(shí)現(xiàn)了對多路LED 電流值大小的控制，其中采用了兩種調(diào)光方法。根據(jù)這個結(jié)論，可以應(yīng)用到很多處多路LED 控制的場合， 如手術(shù)燈、家用照明燈、大型室外燈光設(shè)計(jì)等。

當(dāng)然，單片機(jī)結(jié)合CD4067 能夠控制多路的LED 電流，但是也存在著一些缺點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方， 由于多路照明LED 工作起來功率比較大，可以在本文的電路基礎(chǔ)上增加部分元器件，達(dá)到減少損耗的目的;由于沒有基準(zhǔn)電壓脈沖幅度，單片機(jī)直接產(chǎn)生的PWM 波就不是很恒定，限制了PWM 波的使用范圍。