多路照明LED调光控制电路的设计与实现

　　1 引言

　　照明技术在过去的一百多年里， 经历了三个重要的发展阶段：白炽灯、荧光灯和HID 灯。LED 由于环保、寿命长、光电效率高等众多优点， 近年来在各行业应用得以快速发展。白光LED 的发光特性有这样的特点：白光LED 发光强度由驱动电流决定。当LED 两端电压发生波动时， 流过发光二极管中的电流变化较大， 而发光二极管的发光强度等比驱动电流， 因此驱动电流的好坏直接影响LED 的发光质量。

　　很多地方的照明LED 都是多路LED 来共同工作的，并且为了能够实现节能和配合调光消除阴影的目的，需要对多路LED 进行调光，文章给出了一种控制多路调光的方法。

　　2 整个系统的设计思路

　　图1 为整个系统的设计框架图， 计算机通过串口通信发送调光信号， 单片机接收到信号之后， 经过内部运算， 产生控制信号并发送给调光电路， 调光电路再把驱动信号发送到多路照明LED,实现计算机控制多路LED的亮度调节。其中多路调光电路的设计是本篇的关键，多路调光采用的是C 语言编程，先是在Proteus 中仿真，然后搭建实际电路。

图1 系统框架图

　　3 多路调光电路的设计

　　3.1 多路控制的设计

　　多路控制方法： 多路的控制是采用十六选一模拟开关CD4067 来实现的，CD4067 的引脚如图2 所示。当需要调节某一支路的时候， 只要选通此支路进行调节就行了， 此时， 其它支路不受影响。试验中采用两个CD4067,一个作为控制各个支路的传输路径，另一个作为反馈信号的传输路径。两个开关同时选通一个支路，并且只能选通那一路。

　　3.2 调光电路设计由于LED 的亮度与正向电流成正比，因此采用调节电流来改变亮度。通过调节电流来调节LED 亮度的方式有两种： ( 1 ) 调节工作电流方式。( 2 ) 脉宽调制(PWM)方式。

　　3.2.1 调节工作电流方法

图2 调节工作电流方式的多路控制流程

　　如图2 所示，单片机给十六选一的芯片CD4067 送去PWM 信号，CD4067 响应单片机所发出的信号，选通后面对应的支路，把PWM 信号经过RC 积分电路产生一个电压作为场效应管2SK1058 的栅极电压，由于场效应管2 S K 1 0 5 8 的电流是由栅极电压控制的， 所以LED 的电流是由单片机产生的PWM 信号控制的。为了实现稳定输出， 电路中增加了一个反馈电路， 这个反馈电路的给定值就是单片机控制数模转换器产生的给定电压值。

　　3.2.2 脉宽调制方式

　　脉冲宽度调制(PWM)方式：通过人眼不易察觉的频率快速开关LED,给人一种LED 总是亮的假象。开关时间比率决定了流过LED 的平均电流，从而决定了其亮度。脉宽调制方式和调节工作电流方式的主要区别是，没有采用RC 积分电路，采用IFR830 代替2SK1028,通过快速控制IFR830 的通断，使得LED 电流是一个幅值恒定， 频率很快的脉冲电流， 这样LED 的平均电流决定了LED 的亮度，控制流程如图3 所示。