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06-17
摘要：为了提高LED照明电路的性能和应用范围，提出一种基于恒流驱动电路LM的调光电路控制系统。
一串高亮度白光二极管由LM电路驱动。
根据设定的亮度要求，微处理器P89LPC通过脉宽调制（PWM）对其进行调节。
实践证明，该系统能满足多种场合的各种照明要求，工作稳定可靠，同等照度下比白炽灯耗电90%以上。
关键词：发光二极管；照明;恒流；微处理器;脉宽调制 随着能源危机的到来，高效照明技术受到广泛关注。
发光二极管（LED）是一种利用半导体PN结或类似结构将电能转化为光能的器件。
凭借其高效率、低功耗、低电压驱动、使用寿命长等优点，已被应用于众多应用领域。
它广泛应用于各种消费电子产品 - 手机、PDA、液晶电视背光源等。
高亮度 LED 是传统白炽灯的理想替代品，因为它们具有更高的使用寿命和效率，并且与紧凑型荧光灯泡不同，这些 LED 可以在低温下工作。
为了提高LED照明电路的性能和应用范围，本文将介绍一种高性价比的高亮度白光LED（HBLED）调光方法。
对于HBLD，在高照度工作条件下，导通电压高达3~5V，工作电流可达0.15~3A。
LED的发光亮度基本上与流过的正向电流成正比LED。
因此，LED应用的关键技术之一是提供适合其特性的电源或驱动电路。
有两种对高亮度 LED 进行调光的基本方法。
第一种是 PWM（脉冲宽度调制）调光方法，该方法在大于 Hz 的某些频率下以从 0% 到 % 的不同占空比打开和关闭 LED。
在开启期间，LED 以全电流工作，但在关闭期间，没有电流流过 LED，从而确保颜色一致性。
第二种方法是控制流过LED串的电流量，这可能会导致LED串的电压下降并导致轻微的色差。
然而，如果您观察打开调光器的白炽灯，您也会看到明显的颜色变化。
高亮度白光二极管一般采用恒流电源驱动。
因为随着LED温度的升高，其压降会减小，而如果LED灯串采用恒压电源供电，电源往往会持续提供过多的电流，导致输出电压升高，直到电源耗尽。
达到电流限制或 LED 无效。
脉宽调制方法使用较高的频率来打开和关闭 LED。
开关频率超出了人类一般可以察觉的范围，给人一种LED一直亮着的错觉。
目前，普遍采用脉宽调制方法来调节LED的亮度。
在某些应用中，调光比可以达到5:1。
常用的 LED 驱动器有三种：降压型、升压型和降压-升压型。
LM 是源自可控电流源的降压调节器。
输入电压范围涵盖整个汽车应用领域。
内置MOS管最多可驱动5个LED。
其性价比高，接受范围广，电路简单实用。
是众多LED驱动IC中的佼佼者。
1 系统结构 1.1 整体结构 由于单个HBLED的发光效率不能完全满足亮度要求，需要采用多个LED组成阵列，1个LM到5个高亮度灯-发光二极管。
组串（HBLE-D）采用恒流驱动，接受微处理器P89LPC的PWM脉宽调节控制，可实现无级调节。
流经每个 HBLED 的电流约为 ~mA。
1.2 人机界面 操作面板上有3个按钮（关闭、增亮、调暗按钮）和4个普通LED指示灯。
按关闭按钮可熄灭高亮度 LED 串 HBLED。
再按一次该按钮可返回原来的亮度显示状态。
断电或重启后也可以恢复到设定的亮度状态；增亮和减光按钮用于改变HBLED的亮度，对应4个指示灯，每个指示灯有亮和暗2级指示，可指示8级亮度。
1.3 驱动电路 驱动电路是整个LED调光电路的核心，主要由微处理器P89LPC和LM恒流稳压电路组成。
LM 是源自可控电流源的降压调节器。
它可以驱动串联的大功率、高亮度 LED 灯串，可接受 6 至 42V 的输入电压。
当使用引脚兼容的 LMHV 时，输入电压上限为 75V。
转换器的输出电压根据需要进行调整，以维持通过 LED 阵列的恒定电流水平。
只要 HBLED 的组合前馈电压不超过 Vo(MAX)，电路就可以保持任意数量 LED 中的调节电流恒定。
图1是LM的典型应用电路原理图，其中RSNS为电流设定电阻，平均电流IF≈0.2/RSNS，RON的值与发光二极管串中LED的数量有关。
当LED数量超过5个时，该值可以为KΩ。
检测，恒流标称值为mA（RSNS=0.8Ω）时，电流波动在±10mA以内。
DIM1的逻辑是直接的，因此当DIM1端口为高电平时，LM会输出稳定的电流；当DIM1为低电平时，禁止任何电流输出。
因此，向LM2的DIM1端口输入PWM信号即可对LED阵列进行调光。
PWM 信号的最大逻辑低电平应为 0.8 V，最小逻辑高电平应为 2.2 V。
悬空或将 DIM1 端口连接到逻辑高电平，一旦输入达到 6 V，LM 就会开始工作。
将 OFF 端口接地，将 LM 置于低功耗关断状态（典型值 90μA）。
在正常操作期间，该端口应始终保持打开状态。
P89LPC是Philips公司生产的低功耗单片微处理器。
电源电压为3.3V，可低功耗工作，适用于多种需要高集成度、低成本的场合。
可满足各种性能要求。
P89LPC采用高性能处理器结构，指令执行时间仅需2～4个时钟周期，是标准80C51器件的6倍。
P89LPC集成了许多系统级功能，可以大大减少元件数量、电路板面积和系统成本。
它内部有2个定时器，可用作具有1个定时器时钟周期的PWM发生器。
LED调光电路的电气原理图如图2所示。
2编程 2.1程序结构 控制器程序根据3个按钮的输入状态实现开关或亮度调节，并显示亮度4 个指示灯的状态。
利用微处理器本身集成的EEPROM单元，可以随时保存亮度状态n（PWM占空比）。
主程序流程图如图3所示。
2.2 PWM生成 高亮度白光二极管串HBLED的电流主要通过LM的DIM端口上的PWM来调节。
实际电流与设定电流值的比例取决于PWM的占空比。
如果 PWM 信号的频率恰好落在 Hz 至 20 kHz 之间，则白光 LED 驱动器周围的电感和输出电容将产生人耳可听见的噪声，因此设计时应避免低于 20 kHz 的低频段。
微处理器P89LPC内部定时器TO/T1的PWM输出与计数输入和定时器触发输出占用同一引脚。
当定时器溢出时，自动触发端口输出。
该功能分别通过 AUXR1 寄存器中的控制位 ENT0 和 ENT1 启用定时器 0 和 1。
当该模式打开时，端口的输出为逻辑1，直到第一个定时器溢出。
要使该模式生效，必须清零 C/T 位以选择 PCLK 作为定时器时钟源。
定时器初始化设置参考程序如下： 其中，占空比=TH1，定时器1溢出会导致P1.2或P0.7端口翻转，因此输出频率为溢出的1/定时器1的速率 2. 2.3节能模式 经测试，在相同照度要求下，LED调光控制系统的功耗比白炽灯降低90%以上。
当然，为了进一步降低能耗，人们也在探索节能的方法。
仍然具有十分重要的意义。
大多数时候，HBLED 可能会关闭。
如果控制系统处于待机或掉电状态，可以将功耗降至最低；或者可以将OFF端口接地，或者可以将LM置于极低功耗关断状态。
当微处理器P89LPC的电源控制寄存器PCONA设置为0xFF时，外部功能模块断电；当电源控制寄存器PCON设置为03H时，微处理器可以完全断电。
只有当中断被触发后，外部功能模块才能被唤醒，微处理器开始工作。
微处理器主要通过键盘中断来唤醒。
键盘中断参考程序如下： 3 结论 本文介绍了一种基于恒流驱动电路LM 的LED 调光控制系统，该系统由微处理器P89LPCPWM 控制。
电压，用户可以通过按钮设置亮度。
由于采用了低功耗微处理器以及多种节能方式的应用，该调光系统的功耗极低，可以应用于大多数LED照明节能改造场合，正是满足低碳经济发展需要。
随着LED发光效率的不断提高、封装技术的改进、使用寿命的不断提高以及生产成本的降低，加上驱动电路性能的改进，HBLED在照明市场具有广阔的推广前景。
目前，该技术已投入批量生产，取得了良好的社会效益。
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