基于HSI模型的全彩LED驱动电路设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

    发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，随着LED的应用越来越广，对于其驱动电路要求也越来越高。现在大多数场合需要采用恒流输出的开关电源，对于全彩LED灯而言，采用传统的RGB分别驱动在面对既要调色温又要调节亮度时候会有明显的缺陷，基于这点，通过改良HSI模型，设计了这款适合与全彩LED的驱动电路。传统的RGB模型需要R，G，B分别调节，而HSI模型主要将亮度和色度分开，通过H，S，I三个参数分别调节，H(色度)，S(饱和度)，I(亮度)。HIS模型下的驱动电路通过单片机控制总线驱动电流来限定I参数(亮度)，通过R，G，B三端反馈调节R，G，B的综合比例(H参数)，经由光线传感器获取光亮度的饱和程度S参数，达到驱动电路调节的目的。

    1 总体设计
    图1为HIS模型下全彩LED驱动电路的总体设计。硬件部分采用恒流驱动芯片PT4115，采用总一分的方式进行RGB驱动，通过采样电路获取R，G，B三路电流信号反馈，用来调节R，G，B的比例。软件采用STC系列单片机作为主调节模块，通过获取A／D转换调节三色颜色比例，采用PID调节方式，以保证调节的稳定。

    2 LED驱动电路硬件设计
    2．1 恒流驱动原理
    如图2所示，这里由两只特性相同的管子VT0和VT1构成，两管的发射极分别接入电阻Re0和Re1。电阻R中的电流为基准电流，其表达式为：

    所以集电极电流为：

    由于这里通过改变Ic1和Ir的关系，使工Ic1和Ir呈比例关系，从而克服镜像恒流源电路的缺点。理论推导证明：

    可见，只要改变Re0和Re1的阻值，就可以改变Ic1和Ir的比例关系，其基准电流Ir为：

    通过Re0和Re1电流负反馈电阻，从而使恒流源的输出电流Ic1具有更高的稳定性。

2．2 PWM控制恒流源驱动
PWM调节是指通过一个周期内脉宽占空比的形式来驱动LED的方式，LED的平均驱动电流取决于脉冲波形的占空比和LED额定驱动电流，在驱动电流固定时，通过改变PWM占空比可以调节驱动电流大小。为了避免闪烁，故PWM调节的频率选择在500 Hz左右。如图3所示。

这里采用LED驱动芯片PT4115。PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源IC，能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出。
图4为在PWM调光模式下外加PWM脉冲驱动信号和输出驱动电流的测量结果。PWM占空比从0～100％。从图中可以清楚的看到，通过改变不同的PWM占空比可以调节额定电流，PT4115最大能够输出1．2 A的电流。

    输出的额定电流由以下公式得到：

    式中：D为PWM的占空比。

    3 HSI模型
    3．1 HIS模型的转换
    RGB模型面向电路，而HSI模型与人的颜色感知一一对应，所以需要通过RGB模型完成到HSI模型的转换：

    式中：H分量表示色调；S代表饱和度；I代表亮度。
    3. 2 基于HSI模型驱动设计方案
    主要通过HSI模型控制RGB模型，如图5所示，通过I分量作为总线控制，再又驱动电路设定颜色，并让R，G，B三种分量经过加法器之后进行自稳定，传感器获取光线亮度条件，并转换为S分量用来处理。以下是具体的模块实现：通过向HCS12单片机中设置环境亮度以及色温，控制4线共阴的全彩LED，通过采样电阻反馈RGB三种颜色驱动电路中的电流信号，从而通过调节三色比例达到调节色温的目的。再通过光亮度传感器向单片机反馈数据，直接调节总线驱动电路限定额定最大电流，从而控制全彩LED灯光的亮度。当调节为白色灯光时，只需固定好三色比例为1：1：1，从而直接调节总线驱动电路就可调节LED的光亮度。这里需要对每路驱动电路分别使用PT4115作为驱动电路。

关键字：HSI LED 驱动电路编辑：探路者引用地址：基于HSI模型的全彩LED驱动电路设计

上一篇：基于HSI模型的全彩LED驱动电路设计
下一篇：采用升压式拓扑结构的高效率恒流LED驱动器

推荐阅读最新更新时间：2023-10-18 15:25

首尔半导体：交流LED将更能满足低成本高能效的需求

Acrich是世界上首个使用交流电驱动的半导体光源，目前Arich已经推出了第二代产品，相比第一代，无论是寿命、产品稳定性、效率、功率因数或参考设计等方面，都有了不小的改进。正因为使用了交流驱动的LED，所以不需要转换器，非常适合于一般照明。此外，Arich2系列的寿命也更接近于原始LED寿命。“交流驱动LED节约了大量的零部件，可以减少系统整体BOM，同时由于零部件减少，系统可靠性大大增强。”首尔半导体销售总监文兴华表示。左侧为直流LED设计参考方案，右侧为交流LED参考方案，可以看出，采用交流LED方案可以省去电源管理部分。谈到交流LED需要面临的困难时，文兴华表示：“我们的产品已经经

[电源管理]

首尔半导体：交流<font color='red'>LED</font>将更能满足低成本高能效的需求

亚洲国家LED产业发展状况大调查

从全球LED产业生产基地版图的分布可以看到，欧美国家一直以来占市场占有率约为20%左右，以高阶市场产品为主。2010年日本、台湾、韩国与中国大陆总市占率则已高达81.3%，亚洲为LED主要生产基地，预估未来在韩国与中国大陆持续成长的趋势下，亚洲仍会居全球LED产业之领导地位。2010年在全球经济复苏及照明与中大尺寸背光模块等新应用市场带动下，全球发光二极管(LED)市场规模约达107亿美元,LED在终端产品的需求带动下，仍会维持成长态势，节能减碳议题备受全球重视，LED外置电源照明渗透率可望持续成长。另外，新兴应用如平板装置、微投影、汽车照明、大型广告牌应用、医疗照明、农业应用等，小众且利基型市场值得期待。亚洲国家中以韩国成

[电源管理]

多颗LED共同使用时的连接方式浅析

　　 LED 是基于电致发光原理的固体半导体光源，具有色彩丰富、体积小巧、高亮度、寿命长、工作电压低、使用安全、响应速度快、0~100%可调光输出、耐冲击防震动、无紫外线和红外线辐射等许多优点。因此应用范围在逐渐的扩大，具有良好的应用前景。　　单颗封装的大功率高亮度LED 的造价高，并且主要是点光源，因此距离大范围实用化尚有时日。目前进人实用化的单只高亮度LED的功率很小，而在实际使用的场合大部分需要平面发光，因此必须是将多个LED按照要求排列组合起来，一方面能够满足较大范围、较高亮度、动态显示、色彩变幻等应用的要求，另一方面能够满足与LED相配套的驱动器的驱动匹配要求。　　　　常见的连接形式　　在应用中，由多个LED

[电源管理]

LED驱动芯片选择

LED照明在最近的几年中发展很快，现在大家都已了解，LED是一种非常节能的光源。LED灯的寿命比普通灯寿命长很多倍，相对来说，会降低我们的使用成本，因而在家庭照明都将得到海量的应用。早在2008年，全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个。 LED光源的技术日趋成熟，每瓦发光流明迅速增长，促使其逐年递减降价。LED绿色灯具的海量市场和持续稳定数年增长需求将是集成电路行业继VCD、DVD、手机、MP3之后的消费电子市场的超级海啸!LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。 1、LED高节能：直流驱动，超低功耗(单管0.03~1W)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。 2、LED长寿命：L

[电源管理]

51单片机学习：LED流水灯实验

实验名称：LED流水灯实验接线说明：实验现象：下载程序后“LED模块”的D1-D8指示左右点亮注意事项： ***************************************************************************************/ #include reg52.h #include intrins.h typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义 typedef unsigned char u8; #define LED_PORT P2 //使用宏定义P2端口 /***********************************

[单片机]

LED隧道灯透镜全偏光设计技术解析

随着国内的环境污染问题日益突出，节能减排受到了前所未有的重视。 LED 作为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长等优点，已被广泛应用在室内、户外以及特殊照明上。　　目前大多数的 LED 属于 (近) 朗伯型光源，为了使 LED 的发光分布符合实际应用，需要对LED进行二次配光。现有的 LED 配光有反射式 (反光杯) 和折射式 (透镜) 等方式，其中折射式配光对光的控制性强，被广泛应用于道路和隧道照明中。为了使 LED 照明灯具有更高的能量利用率，目前道路灯具的配光多数采用偏光形式。这里的偏光指的是灯具的配光沿着车辆行进方向为对称分布，而垂直于车辆行进方向为非对称分布，如图 1 所示。　　随着道路照明设计的不断发展，道

[电源管理]

<font color='red'>LED</font>隧道灯透镜全偏光设计技术解析

PI推出高压LYTSwitch-4 LED驱动器IC产品

性能经过优化后更适合亚洲及欧洲照明市场；可提供出色的调光美国加利福尼亚州圣何塞，2013年11月19日讯 – 高效率、高可靠性LED驱动器IC领域的世界领导者Power Integrations公司（纳斯达克股票代号：POWI）今日新推出一系列适合高压应用的器件，值此，LYTSwitch™-4 LED驱动器IC产品系列已一应俱全。LYTSwitch-4 IC能够为灯泡和灯管应用以及工矿灯照明提供精确的输出电流和高效率。该器件不仅能简化设计，降低成本，同时还能确保照明灯提供一致的光输出，并在可控硅调光应用中提供出色的性能。 LYTSwitch-4 IC采用PFC与恒流(CC)相结合的单级转换器拓扑结构，因此在典型应用中

[电源管理]

巧妇难为无米之炊，PS3用蓝色激光二极管“断粮”？

尽管在日本以几乎一小时才一部的惨淡记录开场，数天之后，万众瞩目的索尼PS3依然在美国高调发行。PS3在美国的起步价达到了499美元，但2006年这个节日期间的购买者大部分是那些提前预订的消费者：他们早早就在发行点外面安营扎寨，然后兴冲冲地跑出来，手里拿着他们的战利品。但PS3并不会在整个假日期间一直顺风顺水，原因只有一个：PS3光盘系统中所用蓝色激光二极管的生产跟不上，索尼是“巧妇难为无米之炊”。 PS3在美国首发数量为40万台，据称比在日本首发数量少10万台，还不到索尼之前所计划在美国首发数量的一半，根本供不应求。这主要要归咎于蓝色激光二极管的生产，更准确地说是405纳米波长的蓝紫色激光器。这些问题十多年以来一直困扰着蓝色

[焦点新闻]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■验证并选择心仪MOSFET，探寻选型奥秘！注册、体验双重好礼等你拿~

■评论有奖：元器件采购的秘密法宝，助你做个自带“松弛感”的职场人！

■新栏目器件口碑专辑上线~快来点评吧！

■中星联华直播 | 高速信号完整性分析与测试 — “码”上行动系列线上讲堂

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐