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    多色和全彩景觀照明系統的混光方式

           無論用LED制作多色或全彩燈光系統,欲顯示各種顏色,需要構成發光單元的每個LED的發光亮度都必須能調節,其調節的精細程度就是燈光系統的灰度等級;叶鹊燃壴礁,燈光系統顯示就越細膩,色彩也越豐富,相應的控制系統也越復雜。一般256級灰度的燈光系統,顏色過渡已十分柔和,在控制系統的控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合,即可產生256X256X256(即16777216)種顏色,形成不同光色的組合,可實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。不管灰度等級為多少,其混光方式主要有以下四種。

      (1)模擬混光方式, 即采用可變電阻負載調光,除了紅光LED隨著電流的升高亮度會飽和外,一般其它LED的亮度都會隨著其工作電流的增大而增大,因此可以通過改變可變電阻從而調節LED的工作電流的方法在較大范圍內控制LED的亮度,如通過向LED施加50%的工作電流可實現約50%的亮度。

      (2)脈寬調制(PWM)方式,LED的響應時間一般只有幾納秒至幾百納秒,適合于頻繁開關以及高頻運作的場合,同時由于LED特定的電流/發光強度特性,因此可以通過周期性的脈沖寬度調制,亦即控制輸出電流占空比的方式來實現對LED亮度的調節,例如要將亮度減半,只需在50%的占空周期內提供電流就可以實現了。為確保人的肉眼感受不到PWM脈沖,PWM信號的頻率必須高于100Hz,******PWM頻率取決與電源啟動和響應時間。為提供最大的靈活性以及集成簡易性,LED驅動器應能夠接受高達50KHz的PWM頻率。一般我們選擇200~300Hz的開關頻率來進行PWM亮度調節,這是因為人眼無法分辨超過40Hz的頻率的變化,而太高的頻率又會引起白光顏色發生移位和亮度調節非線性[4].

      (3)頻率調制方式,保持加在LED上的矩形脈沖電流(幅值不變)的寬度不變,通過改變單位時間加在LED上矩形脈沖個數的多少,使得LED上得到的平均電流在較大的范圍內發生變化,使LED亮度具有較大范圍的調節。

      (4)角位調制方式,是采用一串含有二進制序列脈沖,并且序列脈沖的每一位寬度都按照其位值的比例來延展,通過改變單位時間加在LED上的矩形脈沖電流占有位值所延展的寬度,使LED上得到的平均電流在較大的范圍內發生變化,以調節LED的亮度。

      比較以上四種混光亮度調節方式,可以認為使用PWM方式更合適于半導體照明,原因在于:(1)模擬混光方式不僅效率低下,也影響LED使用壽命。 (2)在某個特定的正向電流下LED能顯示出最純的白光,隨著工作電流偏離這個值,白光LED發出的光可能偏藍或偏紫,因此通過改變LED工作電流的方式調節會使光的顏色發生偏移,而使用PWM控制方式則不易有這樣的問題。(3)現在通常使用的大功率白光LED都是工作在大電流下, 因此其在工作時會產生大量的熱量,而在景觀照明中為達到景觀效果所使用的燈具光源要求小型化、密集排列,因此對于小功率LED散熱問題也十分重要。隨著工作溫度的升高, LED器件的性能會降低,因此散熱對LED器件工作性能影響很大,在使用PWM控制方式時其脈沖平均電流和直流電流大小相等的情況時,LED器件會有更低的溫度,所以在相同PN結結溫的條件下可以有更高的發光亮度。同時LED的主波長也會隨著結溫的升高而漂移,所以PWM方式更適合于LED的熱學特性。(4)與頻率調制方式和角位調制

      方式相比,PWM方式驅動和控制電路實現起來比較容易,特別適合于數字控制,在當前大型景觀照明系統普遍采用智能控制器的條件下,PWM方式是多色和全彩LED景觀系統的主要混光方式和發展方向。


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