Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2015
Bjoy Santos
EDN
Интенсивность излучения светодиода, независимо от цвета свечения, является функцией его прямого тока и окружающей температуры. Как показано на Рисунке 1, изменение светового выхода в диапазоне рабочих токов может достигать 150%. Простейшее решение этой проблемы разработчики видят в стабилизации тока светодиодов. В схемах наиболее распространенных драйверов белых светодиодов используются DC/DC преобразователи повышающей топологии на основе индуктивности, подобные изображенному на Рисунке 2. Контроллер с обратной связью по току обеспечивает постоянство падения напряжения на токочувствительном резисторе R1. Таким образом, для поддержания постоянного тока контроллер меняет напряжение на всей цепочке светодиодов, никак не учитывая их реальный световой выход.
 |
|
| Рисунок 1. | Световой выход светодиодов существенно зависит от прямого тока, даже в выделенной овалом области номинальных рабочих токов. |
Использование источника тока для управления последовательной цепочкой белых светодиодов основано на допущении, что при постоянном токе интенсивность излучения светодиодов также остается постоянной. К сожалению, это не так, и яркость всех светодиодов в течение срока эксплуатации нелинейно уменьшается во времени. Если снижение яркости цветных светодиодов, используемых в качестве индикаторов, менее очевидно, то деградация излучения массива белых светодиодов в осветительном устройстве с течением времени становится очень заметной. Яркость зависит также от рабочей температуры, влияние которой в широком диапазоне может быть весьма значительным (верхняя кривая на Рисунке 3).
 |
|
| Рисунок 2. | Один из способов стабилизации яркости основан на измерении тока через цепочку светодиодов и управлении напряжением на всей цепочке для поддержания постоянного тока. |
Для компенсации изменений светового выхода, обусловленных старением и флуктуациями температуры, петля управления, помимо значений напряжения или тока, должна получать дополнительную информацию. Добавление в контур регулирования датчика внешней освещенности и оптической обратной связи может обеспечить постоянство излучения белого светодиода, как во времени, так и при изменениях температуры. Оптический датчик может измерять интенсивность светового потока светодиода и формировать сигнал обратной связи, управляющий током для поддержания достаточно стабильного уровня излучения. Уменьшение светового потока из-за старения или изменения температуры компенсируется увеличением прямого тока светодиодов (нижняя кривая на Рисунке 3).
 |
|
| Рисунок 3. | Даже при постоянном прямом токе интенсивность излучения светодиодов сильно зависит от температуры и в полном диапазоне рабочих температур может изменяться на 100% (верхняя кривая). |
Схема на Рисунке 4 содержит замкнутую петлю оптической обратной связи, основанную на выпускаемой компанией Intersil микросхеме оптического датчика ISL29000 (IC2), который отслеживает вариации яркости светодиодов и, преобразуя свет в пропорциональный выходной ток, формирует сигнал обратной связи для управления повышающим драйвером светодиодов EL7630, также изготавливаемым Intersil. При снижении яркости свечения увеличивается коэффициент заполнения выходного ШИМ сигнала драйвера, увеличивая ток светодиодов до тех пор, пока сигнал обратной связи не вернется к нормальному значению. При уменьшении температуры окружающей среды яркость свечения светодиодов увеличивается, и напряжение обратной связи на выходе микросхемы IC2 повышается, уменьшая коэффициент заполнения импульсов ШИМ для снижения тока и компенсации влияния температуры.
 |
|
| Рисунок 4. | Микросхема фотодатчика IC2, расположенная возле светодиодов для измерения флуктуаций яркости, формирует компенсирующий сигнал обратной связи для импульсного стабилизатора тока IC1. |
