LED未來前景分析，基于555定時器設(shè)計的LED控制電路分析

時間：2020-08-11 11:21:01

關(guān)鍵字： 555定時器 LED 電流

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[導(dǎo)讀] 　　LED未來發(fā)展會是怎樣？　　目前，照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑，為實現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已研究開發(fā)出許多種節(jié)能照明器具，并達(dá)到了一定的成效。但是

　　LED未來發(fā)展會是怎樣？

　　目前，照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑，為實現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已研究開發(fā)出許多種節(jié)能照明器具，并達(dá)到了一定的成效。但是，距離‘綠色照明’的要求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，開發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢在必行。LED以其固有的優(yōu)越性正吸引著世界的目光。美國、日本等國家和臺灣地區(qū)對LED照明效益進(jìn)行了預(yù)測，美國55%白熾燈及55%的日光燈被LED取代，每年節(jié)省350億美元電費，每年減少7.55億噸二氧化碳排放量。

　　日本100%白熾燈換成LED，可減少1～2座核電廠發(fā)電量，每年節(jié)省10億公升以上的原油消耗。臺灣地區(qū)25%白熾燈及100%的日光燈被白光LED取代，每年節(jié)省110億度電。日本早在1998年就編制‘21世紀(jì)計劃’，針對新世紀(jì)照明用LED光源進(jìn)行實用性研究。近年來，日本日亞化工、豐田合成、SONY、佳友電工等都已有LED照明產(chǎn)品問世。

　　世界著名的照明公司如飛利浦、歐司朗、GE等也投入大量的人力物力進(jìn)行LED照明產(chǎn)品的研究開發(fā)和生產(chǎn)。美國GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，專門開發(fā)白光LED，以取代白熾燈、緊湊型熒光燈、鹵鎢燈和汽車燈。德國歐司朗公司與西門子公司合作開發(fā)LED照明系統(tǒng)。臺灣目前的LED產(chǎn)量僅次于日本列在美國之前，從1998年開始投入6億臺幣進(jìn)行相關(guān)開發(fā)工作。

　　LED發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，但在照明領(lǐng)域的應(yīng)用還是新技術(shù)。隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，其發(fā)光效率的逐步提高，LED的應(yīng)用市場將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，LED在照明市場的前景更備受全球矚目，被業(yè)界認(rèn)為在未來10年成為最被看好的市場以及最大的市場將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。

　　555定時器LED燈組設(shè)計：

　　本文詳細(xì)介紹如何使用便宜的555定時器，在一些不需要LED驅(qū)動器全部功能的應(yīng)用中，代替微處理器對專用led驅(qū)動器實施控制。這樣做可讓用戶在降低總系統(tǒng)成本的同時，維持 LED驅(qū)動器的恒定電流。

　　相比幾年以前，現(xiàn)在使用LED的應(yīng)用越來越多。這些應(yīng)用從高端視頻顯示器到低端照明應(yīng)用，不一而足。設(shè)計人員通常只需要專用LED驅(qū)動器的部分功能，但卻無力負(fù)擔(dān)控制它們所需的微處理器的相關(guān)成本費用。

　　專用LED驅(qū)動器常常被設(shè)計為微處理器控制型，旨在實現(xiàn)諸如模擬或脈寬調(diào)制（PWM） LED電流控制、每個LED的獨立控制、LED狀態(tài)和故障信息讀取等特性。對于一些僅要求恒定LED 電流的應(yīng)用（例如：LED照明或者發(fā)光）來說，可能不需要這些高級特性。在這些應(yīng)用中，諸如TLC555的555定時器可以代替微處理器，從而在實現(xiàn)LED電流精確控制的同時降低系統(tǒng)成本，其與輸入電壓、溫度和LED正向壓降無關(guān)。

　　例如，TLC5917是一款專用LED驅(qū)動器，其控制八個獨立的恒流電流阱。正常情況下，它要求一顆微處理器，以驅(qū)動四個數(shù)字輸入信號。指令/OE（允許輸出）激活和關(guān)閉IC.串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）數(shù)據(jù)在時鐘（CLK）上升沿被時鐘輸入至IC的輸入移位寄存器。移位寄存器中的數(shù)據(jù)在LE下降沿（鎖閉）轉(zhuǎn)入內(nèi)部開/關(guān)鎖存器中。當(dāng)需要LED電流的簡單LED開/關(guān)控制時，下列電路使用隨處可見的555定時器，來代替微處理器控制。

　　圖1:TLC555定時器代替LED驅(qū)動器的微處理器

　　TLC5917輸出可以驅(qū)動八個獨立LED，或者也可以并聯(lián)其輸出以提高電流能力來驅(qū)動單個更高功率的LED.其內(nèi)部電流設(shè)置寄存器具有默認(rèn)啟動值。這些值與Rext共同設(shè)置LED電流。在這種應(yīng)用中，Rext將每個輸出的電流設(shè)置為IOUT= 18.75A / Rext = 18.75A / 178 ohm = 0.105A.將所有輸出并聯(lián)連接，得到0.842 A的LED電流。

　　上電時，內(nèi)部開/關(guān)鎖存器默認(rèn)將所有輸出開或者關(guān)至“0”，因此在輸出開啟以前這些鎖存器必須被設(shè)置為“1”.555定時器代替微處理器實現(xiàn)該功能。CLK和LED都同時連接至 555定時器的方波輸出。在每個CLK上升沿，SDI數(shù)據(jù)被移位至TLC5917輸入移位寄存器中。在LE的下降沿，該數(shù)據(jù)被鎖存至開/關(guān)鎖存器中。由于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和鎖存發(fā)生在不同的時鐘沿，因此CLK和LE引腳可以連接至相同輸入時鐘信號。通過硬連線/OE接地，IC被永久性地激活。SDI可連接至Vcc，以在上電時自動開啟LED.這種連接“1s”連續(xù)計時，以開啟所有輸出。我們還可以將SDI連接至一個開關(guān)或者數(shù)字輸入，以實現(xiàn)LED開/關(guān)控制。之后，可將SDI拉至Vcc，所有“1s”連續(xù)計時，從而開啟輸出。否則其將被拉至接地，所有“0s”連續(xù)計時以關(guān)閉輸出。

　　555定時器的時鐘速度決定了LED開關(guān)的快慢。每個LE下降沿將SDI數(shù)據(jù)鎖存至另一個八內(nèi)部開/關(guān)鎖存器中時，八時鐘脈沖期間LED電流在0-100%之間斜坡變化，從而開啟或者關(guān)閉另一個八輸出。圖2顯示了產(chǎn)生的階梯狀LED電流，其隨每個連續(xù) LE下降沿而增加和減少。即使是相對較慢的10 kHz時鐘頻率，也會產(chǎn)生一個僅為0.8mS的關(guān)-開和開-關(guān)過渡，我們?nèi)搜蹖Υ说母杏X僅是一瞬間。利用非常慢的時鐘頻率可以實現(xiàn)逐漸開和關(guān)。將時鐘頻率設(shè)置為0.1Hz，可以在0.8秒時間內(nèi)逐漸開啟和關(guān)閉LED。

　　圖2:10 kHz時鐘頻率時的LED開啟和關(guān)閉情況