[发明专利]一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统

说明书

本申请实例提供了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统。本申请主要涉及操作发光二极管电照明领域。该系统包括幅值控制子系统、频率控制子系统和晶体管控制电路；幅值控制子系统被配置为获取LED所需亮度值对应的幅值，并生成幅值信号；频率控制子系统被配置为获取LED所需亮度值对应的频率及占空比，并生成频率信号；晶体管控制电路根据幅值信号和频率信号完成通断控制并得到目标信号，该目标信号用于驱动LED或其他种类的负载器件。本实例改善了传统驱动LED或其他负载的信号发生系统中单独使用幅值或占空比调节亮度的缺点，以及其驱动LED时亮度受限的问题，有利于提升LED亮度控制的灵活性以及LED照明的均匀性及改善频闪等问题。

技术领域

本申请涉及操作发光二极管电照明领域，具体而言，本申请涉及一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统。

背景技术

LED的发光原理为半导体材料中电子吸收能量自发辐射，与传统照明方式相比具有响应速度快、发光效率高、体积小、能耗少、寿命长等优点，广泛应用在室内外照明、各种电子显示器、屏幕以及背光照明等领域。

调节LED的亮度是LED照明或显示应用中的基本要求。LED应用场景中除了对亮度调节的线性度这一基本需求有较高要求外，在显示器及背光照明中，对其闪烁频率也提出了较高的要求。LED照明或显示亮度调节目前主要有线性驱动亮度调节和开关型驱动亮度调节两种方式。

线性驱动亮度调节方式利用了低于额定电流的LED驱动电流与发光强度基本保持线性关系的特性，通过调节驱动电流的大小可以调节LED的光强。该方式有效率低、调节性差等问题。另外， LED的光谱波长会随着驱动电流的改变发生变化从而产生光谱偏移。光谱偏移现象的存在在LED显示器等RGB混色需要被精确控制亮度的应用中会造成颜色失真从而对使用产生严重影响。

开关型驱动亮度调节方式是指使用一个占空比可调的方波信号驱动LED，占空比越大则LED的发光时间越长，因为人眼存在视觉残留效果所以以人眼看来LED的亮度值就越高。方波信号频率越高，则在人眼下LED越接近持续点亮，对人眼的保护作用也越好。在LED用于显示6.5MHz的视频信号的应用中，对开关型驱动亮度调节的频率提出了更高的要求。而现有的开关型驱动亮度调节系统一般为百赫兹级别，无法满足LED在视频显示或背光照明的中的需求。

在现有的技术条件下，系统输出方波信号的幅值和频率相互限制，即在占空比可调的（PWM）信号发生系统输出频率保持不变的前提下系统的输出电压幅值存在上限，由LED的I-V特性可知，LED的驱动电流会相应的受到限制从而导致LED照明或显示系统的亮度值受到限制。

本专利提出了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，本系统采用线性驱动和开关型驱动协同工作的形式，即在通过驱动电压调节LED的驱动电流的同时调节PWM输出信号的频率和占空比，解决了传统用于调节LED亮度的PWM信号发生系统输出幅值和频率相互限制导致的LED显示或照明系统亮度受到限制的问题。

发明内容

本申请针对现有技术的缺点，提出一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，能够对用于照明或显示的LED实现频率和亮度的调节。

本申请实施例提供了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，该系统包括：幅值控制子系统、频率控制子系统和晶体管控制电路；

所述幅值控制子系统被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成相应的幅值信号，并将所述幅值信号传输至所述晶体管控制电路；

所述频率控制子系统被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并根据该频率及占空比生成相应的频率信号，并将所述频率信号传输至所述晶体管控制系统；