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LED舞台照明和建筑照明的色彩控制

2019-06-08 04:15
来源: 与非网

13位RGBW色彩控制

两个LT3964驱动器足以用1 A(或以上)驱动单个或一串RGBW LED,如图5所示。虽然RGBW色彩通常以1:256、8位分辨率控制,但LT3964可以为每个通道提供高达1:8192、13位的PWM调光功能以及1:10的模拟调光功能——全部由I2C控制。

LED舞台和建筑照明的色彩控制

图5.可以用两个LT3964驱动器以1A以上的电流驱动单个或一串RGBW LED。每个RGBW分量色彩均受调光分辨率(通常为1/256或8位分辨率)的限制。基于LT3964的解决方案可提供更高的分辨率,可为每个通道实现高达1/8192或13位PWM调光功能以及1/10的模拟调光功能——全部由I2C控制。

这种直驱方法允许分量RGBW LED在亮度和电压方面存在较大差异——每个通道完全独立。在此示例中,单个Cree RGBW LED由四个LT3964通道驱动,每个通道输出1A电流。通过简单更改数字寄存器,亮度和色彩控制可扩展至1:8192 PWM调光,并且1/10模拟调光可支持每个红、绿、蓝、白LED。对色彩的唯一真正限制是LED本身。实际上,如果需要,如此强大的混色控制能力允许对LED进行色彩校正。

轻松同步大阵列和低纹波工作模式

集成的同步功率开关和2 MHz开关频率可实现超小尺寸的解决方案,每个LED通道都有一个小电感和一个瓷片输出电容。LT3964的CLKOUT和SYNC引脚允许两个IC同步,防止不必要的拍频,并通过串行通信保持PWM调光的统一时序。这样就不需要从外部时钟源为两个IC提供时钟,从而简化了解决方案。

图6展示了该4通道双IC解决方案的低纹波输出电流,与上面提到的更高纹波矩阵LED调光器解决方案形成对比。显然,非矩阵直驱LT3964解决方案的LED电流波形比矩阵调光器解决方案更清晰;矩阵调光器解决方案由于输出电容较小,所以其纹波含量较高。

LED舞台和建筑照明的色彩控制

图6.与更高纹波矩阵LED调光器解决方案相比,4通道双降压LED驱动器解决方案的纹波电流较低。LT3964的LED电流波形比调光器解决方案清晰。

灵活、直观的降压方案

LT3964非常灵活,可支持需要四个以上色彩分量的系统。RGB(W)LED的色域如图7所示。当需要更宽的色彩范围时,可以添加两个额外的LED元件,例如琥珀色、额外绿色甚至青色LED。要驱动其他分量色彩,只需将另一个LT3964连接到同一I2C总线即可。

LED舞台和建筑照明的色彩控制

图7.可见色域包括RGB色域中不存在的色彩。当需要扩展范围时,只需添加一个连接在同一I2C总线上的LT3964,即可添加两个额外的LED元件,例如琥珀色、额外绿色甚至青色LED。

并非所有RGBW混色LED系统都使用单片RGBW LED芯片。在部分系统中,将独立的红、绿、蓝LED串集成到更大、更亮的灯具当中。只要LED串电压低于输入电压,每个LT3964降压通道就可以驱动具有不同电压的LED串。单个LT3964通道可以1A或以上的电流驱动高达30 V的LED串。

I2C串行通信

使用LT3964 LED驱动器时,有两种模拟和PWM调光控制方案可选。一种方案是在不使用串行总线的情况下直接用外部电压驱动调光引脚。在非I2C模式下,对于LED模拟调光,CTRL1和CTRL2引脚由可调直流电压驱动;PWM1和PWM2引脚由脉冲信号驱动,占空比与LED的PWM调光亮度相对应。在此方法中,LED PWM频率与PWM引脚输入同步,LED亮度和LED电流占空比与PWM引脚输入脉冲相匹配。在较大的系统中,为大量通道生成PWM和模拟调光输入信号组合可能非常复杂。

第二种可能更有效的方法是使用串行通信总线(例如I2C)来控制每个LED通道或串。简单的2-线I2C总线用于通过单个主控器件(如小型微控制器)控制8个不同从属器件的功能。I2C总线主机运行速率高达400 kHz,只需生成三个字节即可对LT3964从属器件上9个寄存器中的每个寄存器进行更新。有四个PWM寄存器、两个模拟调光寄存器、一个用于设置故障的状态使能寄存器、一个用于读取故障的状态寄存器以及一个用于一些全局功能的配置寄存器。I2C写命令的三个字节包括地址、子地址和数据字。图8所示为LT3964串行通信中使用的不同I2C写字和读字。

LED舞台和建筑照明的色彩控制

图8.LT3964 I2C串行通信使用标准I2C写字和读字。

LT3964具有基于I2C的13位(1:8192)PWM调光功能。通过写入每个通道的两个PWM调光寄存器来设置PWM调光占空比和频率,如图9所示。图10所示为结果形成的ILED波形。通过一系列快速I2C写操作,可以轻松更新多达16个不同的通道(每个通道两个地址,总共八个)

LED舞台和建筑照明的色彩控制

图9.LT3964具有13位(1:8192)PWM调光功能和I2C。通过写入各通道的两个PWM调光寄存器设置PWM调光占空比和频率。此处,通道2设为1:8192调光,而通道1则设为128:256模拟调光。

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