如何优化LED色彩稳定度

　　为LED提供脉波电流的方法也称作PWM，这种方法已经成为改变光等级的首选方法。LED本身是矽元件，对应流经它们的电流导通及关闭而快速地导通和关闭。开关时间在100奈秒(ns)等级，相当于最大频率10MHz。应用通常以100Hz～100kHz的频率工作。频率低于100Hz时，人眼会观察到LED光闪烁。频率在500Hz～20kHz之间时，电路可能产生能听到的杂讯。调光是通过在单个开关周期的某部分时间内将LED导通;而在此开关周期的其余部分时间内，将LED关闭来实现。这种导通关闭周期称作工作周期(D)，其表达方式为LED导通时间(TON)除以整个开关/导通周期时间(TS)(图3)。

　　图3 LED的开关周期示意图及工作周期计算公式

　　LED导通时间与光输出息息相关

　　在LED导通期间，流经LED的电流保持恒定，使LED发射的光恒定，且无色度(色彩)变化。亮度与LED导通时间所占的百分比成正比。

　　可以在LED的串列使用安森美半导体(On Semiconductor)的双端CCR(如NSI45020AZT1G)及双极结晶体管(BJT)(如MMBT3904LT1G)来配置图4所示的简单电路，用于汽车仪表板背光。由两颗4.7kΩ电阻(R1，R2)构成的简单偏置电路置于双极结晶体管的基极。电阻值10Ω、精度1%的电阻(R3)置于双极结晶体管的射极脚，用来感测电流。测量电阻R3两端的电压即可简单地得出对应的电流(200毫伏特=20毫安培)，R3仅用于测量电路电流，设计完成后即不需要它。电路的供电电压范围为直流5～20伏特。由微控制器(MCU)提供的5伏特控制电压，通过电阻R1施加在双极结晶体管的基极，并将双极结晶体管导通。CCR会自动地将流经LED的电流维持在20毫安培。

　　图4 在汽车仪表板背光应用中使用双端CCR及BJT所组成的控制电路

　　可以恰当选择R1和R2的电阻值，使其匹配驱动电路。双极结晶体管通常在0.5伏特电压时开始导通。若R1=R2(图4中均为4.7kΩ)，那么这分压电路就要求大于1伏特的电压来将双极结晶体管导通。若R1=10kΩ且R2=47kΩ，这电路就只需要大于0.6伏特的电压来导通。

　　控制讯号的工作频率为300Hz，脉波宽度为30微秒(μs)。随着脉波宽度增加，LED导通的总时间也会延长，并提升光输出。在脉波接近零电平时，光输出也将接近零。图5显示不同工作周期条件下的流明输出曲线。