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廈門莫格電氣自動(dòng)化有限公司
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引言
隨著半導(dǎo)體照明行業(yè)日異更新的步伐,具有壽命長(zhǎng),能耗低,應(yīng)用靈活,環(huán)保無(wú)害等眾多優(yōu)點(diǎn)的高亮LED正在孕育一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命—照明革命,使我們的生活與工作環(huán)境魅力四射,絢麗多彩。不過(guò),由于LED本身屬于半導(dǎo)體器件的特性,使得LED照明設(shè)計(jì)時(shí)需面臨兩大挑戰(zhàn)——同種顏色的LED具有多種型號(hào)規(guī)格以及LED的性能隨溫度而降低的特性。這就要求照明工程師在進(jìn)行LED照明混色設(shè)計(jì)時(shí),必須做LED型號(hào)規(guī)格和溫度補(bǔ)償?shù)目紤]。LED型號(hào)規(guī)格和溫度補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)不但算法復(fù)雜,而且還要求照明工程師有比較專業(yè)的色彩學(xué)理論知識(shí)。這使得很多照明設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)采用型號(hào)規(guī)格的LED的方法往返避復(fù)雜的LED型號(hào)規(guī)格補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)。但是這會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)本錢的增加,由于LED供給商通常會(huì)多收10%的費(fèi)。為了幫助廣大的照明設(shè)計(jì)工程師解決LED混色設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn),本文先容了一種基于賽普拉斯的EZ-Color控制器不需要LED型號(hào)規(guī)格,而且能快速簡(jiǎn)單完成一個(gè)性能優(yōu)良的高亮LED照明混色設(shè)計(jì)方案。
EZ-Color控制器
EZ-Color控制器是Cypress生產(chǎn)的專門針對(duì)高亮LED照明混色應(yīng)用的可編程片上系統(tǒng)芯片。它主要由8位微處理器,可編程模擬模塊和數(shù)字模塊,外加硬件乘法累加器,I2C,F(xiàn)lash, SRAM等周邊外圍模塊組成,如圖1所示。
圖1:EZ-Color控制器的功能框圖
因此,EZ-Color控制器除了能實(shí)現(xiàn)一般LED混色系統(tǒng)的計(jì)算控制功能之外,還可通過(guò)可編程模擬和數(shù)字模塊根據(jù)混色系統(tǒng)的具體要求靈活地實(shí)現(xiàn)所需的模擬與數(shù)字外圍功能。例如,可以通過(guò)內(nèi)部集成了16個(gè)可編程數(shù)字模塊的EZ-Color控制器CY8CLED16實(shí)現(xiàn)多至16路LED控制通道的LED照明混色系統(tǒng),也可以設(shè)計(jì)成32位分辨率的4路LED控制通道的照明混色系統(tǒng)。為了方便用戶簡(jiǎn)單而快速地實(shí)現(xiàn)高亮LED混色設(shè)計(jì),Cypress基于EZ-Color控制器和無(wú)代碼設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建了三色LED混色模塊。這個(gè)混色模塊將PSoC內(nèi)部寄存器的配置,可編程模塊的內(nèi)部連線,包含LED型號(hào)規(guī)格和溫度補(bǔ)償算法軟件都已設(shè)計(jì)好了。當(dāng)用戶需要設(shè)計(jì)照明混色系統(tǒng),只需像windows操縱一樣將三色LED混色驅(qū)動(dòng)選中后拖放到PSoC express的設(shè)計(jì)區(qū)里,所有的照明混色軟件都將自動(dòng)天生。
高亮LED照明混色方案的實(shí)現(xiàn)
基于PSoC express的混色方案實(shí)現(xiàn)機(jī)制
EZ-Color高亮LED照明混色設(shè)計(jì)是基于賽普拉斯的無(wú)代碼圖形化設(shè)計(jì)軟件—PSoC express實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)用戶要完成某個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),只需進(jìn)行簡(jiǎn)單地操縱即可,*步是輸進(jìn),輸出驅(qū)動(dòng)的選擇;第二步是定義輸出與輸進(jìn)的行為關(guān)系或傳遞函數(shù)關(guān)系。EZ-Color混色方案也不例外,也是由輸進(jìn),輸出驅(qū)動(dòng)和傳遞函數(shù)關(guān)系構(gòu)成,如圖2所示。
圖2:EZ-Color方案實(shí)現(xiàn)機(jī)制圖
從上面的實(shí)現(xiàn)機(jī)制圖可以看到,EZ-Color的LED混色方案是采用(x,y,Y)表示輸進(jìn),輸出是RGB三色LED,其中三色LED 的硬件驅(qū)動(dòng)采用了SSDM(隨機(jī)信號(hào)強(qiáng)度調(diào)制)用戶模塊。輸進(jìn)的(x,y,Y)是按照CIE 1931色度圖的表征方法來(lái)表示EZ-Color的顏色輸進(jìn)請(qǐng)求信息,即x,y代表色調(diào)和色飽和度,反映顏色的色度信息,而Y代表光通量,反映顏色的亮度信息。SSDM用戶模塊是賽普拉斯的PrISM(精確照信號(hào)強(qiáng)度調(diào)制)技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)。PrISM技術(shù)是賽普拉斯專有的LED亮度調(diào)節(jié)技術(shù),它可有效地解決電磁干擾和低頻閃爍題目。
PrISM技術(shù)
傳統(tǒng)的LED亮度控制都是用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)改變占寬比來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)的。這種亮度調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單,但是由于PWM信號(hào)是高低電平固定變化的信號(hào),因此它的諧波成份非常豐富,電磁干擾大。同時(shí)當(dāng)用低頻的PWM信號(hào)進(jìn)行亮度控制時(shí),人眼會(huì)覺(jué)察到燈光在閃爍。
EZ-Color方案的亮度控制采用了Cypress的專有的PrISM技術(shù)。相比于PWM控制方法它可有效地解決電磁干擾與低頻閃爍題目。如圖3所示,PrISM技術(shù)通過(guò)將隨機(jī)計(jì)數(shù)器與用戶所要求的信號(hào)強(qiáng)度寄存器的值進(jìn)行比較,假如隨機(jī)計(jì)數(shù)器里的值小于信號(hào)強(qiáng)度值時(shí),就輸出高電平信號(hào),大的時(shí)候就輸出低電平,從而產(chǎn)生高低電平寬度隨機(jī)變化的精確照明脈沖信號(hào)。
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