如何實(shí)現(xiàn)控制LED舞臺(tái)和建筑照明的顏色

紅色、綠色和藍(lán)色 （RGB） LED 可用于 建筑和舞臺(tái)照明系統(tǒng)創(chuàng)建 明亮投射的顏色 - 有時(shí)使用白色 LED 添加到 RGB 混合中以擴(kuò)展色調(diào)的顏色范圍， 飽和度和亮度。無(wú)論 顏色分量的數(shù)量，每個(gè)分量的亮度 必須精確控制組件顏色才能實(shí)現(xiàn) 可預(yù)測(cè)的顏色，或補(bǔ)償顏色差異 在發(fā)光二極管中?？捎妙伾臄?shù)量取決于 關(guān)于每個(gè)可分辨亮度級(jí)別的數(shù)量 組件顏色。一些系統(tǒng)提供更低的分辨率 到 1/256（8 位）的全亮度。更高的分辨率是 可能并產(chǎn)生更多的顏色（圖2）和控制。

圖2.我2C 控制的 LT3964 RGBW LED 驅(qū)動(dòng)器可為舞臺(tái)或建筑照明裝置中使用的高功率 LED 實(shí)現(xiàn)前所未有的色彩控制。驅(qū)動(dòng)程序解決方案通常提供 8 位顏色分辨率?；?LT3964 的解決方案可實(shí)現(xiàn) 13 位色彩分辨率 — 使用本文所述的直觀降壓驅(qū)動(dòng)器設(shè)置輕松實(shí)現(xiàn)。

最準(zhǔn)確的控制方法 寬 LED 亮度范圍采用 PWM 調(diào)光控制。LED 驅(qū)動(dòng)器具有 內(nèi)部PWM調(diào)光時(shí)鐘和數(shù)字 寄存器（用于設(shè)置調(diào)光比）為 RGBW 系統(tǒng)的最佳選擇。為 大型和復(fù)雜的系統(tǒng) - 那些 具有許多不同的組件 RGBW LED — 串行通信總線 啟用這些寄存器的即時(shí)設(shè)置 在數(shù)字增強(qiáng)型 LED 驅(qū)動(dòng)器中。

圖 3 顯示了兩種驅(qū)動(dòng)方式和 變暗的 RGBW 指示燈。第一種，矩陣LED 調(diào)光器解決方案，直到最近， 數(shù)字控制高功率的最佳方式 RGBW LED 陣列與。第二個(gè)，一個(gè) “直驅(qū)”解決方案，是一種更準(zhǔn)確， 高效、低紋波的解決方案 四個(gè)獨(dú)立的數(shù)字增強(qiáng)型 LED 驅(qū)動(dòng)程序，每種顏色（R、G、B 和 W）一個(gè)。

圖3.為大型 RGBW LED 陣列供電和控制顏色（元件調(diào)光）的兩種方法：（a） 使用 LT3965 的矩陣調(diào)光器與 （b） LT3964 直接驅(qū)動(dòng)解決方案。LT?3964 非矩陣解決方案具有改進(jìn)的顏色控制、解決方案效率和更低的紋波。

在這樣的系統(tǒng)中，每個(gè)單獨(dú)的LED的LED電流或PWM調(diào)光或 燈串由其自己的 LED 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并且 控制信號(hào)如圖2所示。在 矩陣調(diào)光器解決方案，單個(gè) LED 調(diào)光器控制 PWM 電流高達(dá) 到八個(gè)指示燈。增加的要求 該系統(tǒng)是高壓線和 低輸出電容降壓LED驅(qū)動(dòng)器至 驅(qū)動(dòng)指示燈串。高壓 鐵路可能需要額外的提升 穩(wěn)壓器和 LED 電流（來(lái)自 低輸出上限降壓）可能具有高紋波。

大量照明系統(tǒng) 的 RGBW LED 需要大量 驅(qū)動(dòng)程序數(shù)和同步 向這些驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送的控制信號(hào)。 最高性能的方法是 直接控制每個(gè)組件 LED 配備自己的高性能 LED 司機(jī)。在這種方法中，PWM調(diào)光 以及每個(gè)直流電流和電壓， 每個(gè)，LED都可以控制 最少的紋波和最大的 可 預(yù)見(jiàn)性。這種類(lèi)型的系統(tǒng)很容易 使用 LT3964 雙降壓型實(shí)現(xiàn) 通過(guò)串行總線控制的 LED 驅(qū)動(dòng)器。

雙降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，帶 I2C 調(diào)光控制

LT3964 雙通道降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器 我2C 控制和報(bào)告是理想的 用于驅(qū)動(dòng)多個(gè) LED 或 具有高電流和高帶寬的 LED 串 — 通過(guò)串行通信。 降壓穩(wěn)壓器本質(zhì)上是 高帶寬，并具有兩個(gè)36V， 2MHz，同步和高頻 采用單封裝的降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器， 帶集成 2A 開(kāi)關(guān)，使 驅(qū)動(dòng)多個(gè)大電流通道 使用 LT3964 時(shí)相對(duì)容易使用 LED。

這 我2C 串行通信能力 簡(jiǎn)化模擬和 PWM 調(diào)光 用于兩個(gè)獨(dú)立的大電流 LED 每個(gè) LT3964 支持的通道，具有 多達(dá) 8 個(gè)不同的 LT3964 地址 單 I2C總線。例如，2MHz 雙通道 1A 降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器示例電路 圖4中的高效率和 非常小的尺寸。它可以改變?yōu)?a target="_blank">電源 每個(gè)通道高達(dá) 30V 的 LED，來(lái)自 34–36V 輸入（如數(shù)據(jù)手冊(cè)所示），具有 效率大于90%。

圖4.2 MHz雙通道1 A（或更多）降壓LED驅(qū)動(dòng)器演示電路DC2424A具有高效率和緊湊的布局。如數(shù)據(jù)手冊(cè)所示，可以將其更改為從34 V至36 V輸入為每通道高達(dá)30 V的LED供電，效率超過(guò)90%。

13 位 RGBW 顏色控制

兩個(gè) LT3964 驅(qū)動(dòng)器足以 驅(qū)動(dòng)單個(gè)或一串 RGBW 1A（或更高）的 LED，如 圖5.雖然 RGBW 顏色是 通常使用 1：256、8 位控制 分辨率，LT3964 可以實(shí)現(xiàn) 高達(dá) 1：8192、13 位、PWM 調(diào)光 對(duì)于每個(gè)通道，結(jié)合 1：10 模擬調(diào)光 — 全部由 I 控制2C.

圖5.兩個(gè)LT3964驅(qū)動(dòng)器可以一起使用，以超過(guò)1 A的電流驅(qū)動(dòng)單個(gè)或一串RGBW LED。每種 RGBW 分量顏色都受調(diào)光分辨率（通常為 1/256 或 8 位分辨率）的限制?；?LT3964 的解決方案可提供更高的分辨率，可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 1/8192 或每個(gè)通道的 13 位 PWM 調(diào)光，并結(jié)合 1/10 模擬調(diào)光 — 全部由 I 控制2C.

這種直接驅(qū)動(dòng)方法允許 組件 RGBW LED 在 亮度和電壓 — 每個(gè)通道 完全獨(dú)立。在此示例中， 單個(gè) Cree RGBW LED 由四個(gè) LT3964 通道，每個(gè)通道具有 1A 輸出。 通過(guò)一些數(shù)字寄存器更改， 亮度和顏色控制擴(kuò)展為 遠(yuǎn)至 1：8192 PWM 調(diào)光和 1/10 模擬調(diào)光可以為每個(gè)紅色、綠色、藍(lán)色和白色 LED 提供。這 唯一真正的顏色限制是 LED 他們自己。事實(shí)上，擁有這么多 對(duì)顏色混合的控制允許 如果需要，可以對(duì) LED 進(jìn)行顏色校正。

易于同步，適用于大型陣列和低紋波操作

集成同步電源 開(kāi)關(guān)和 2MHz 開(kāi)關(guān)頻率 導(dǎo)致解決方案尺寸非常小，具有 小型電感器和陶瓷輸出電容器 對(duì)于每個(gè) LED 通道。《克利庫(kù)特》 LT3964 的 SYNC 引腳允許兩個(gè) IC 進(jìn)行同步，防止不必要的節(jié)拍 頻率，并保持統(tǒng)一的定時(shí) 通過(guò)串行通信進(jìn)行PWM調(diào)光。 這消除了對(duì) 兩個(gè)IC均采用外部時(shí)鐘 時(shí)鐘源，簡(jiǎn)化解決方案。

圖6顯示了低紋波輸出 此 4 通道、2 IC 解決方案的電流 與上面提到的更高紋波矩陣LED調(diào)光器解決方案形成鮮明對(duì)比。 顯然，非矩陣，直接驅(qū)動(dòng) LT3964 解決方案提供更清潔的 LED 電流波形比矩陣調(diào)光器 具有較高紋波含量的解決方案 由于輸出電容小。

圖6.與紋波矩陣較高的 LED 調(diào)光器解決方案相比，4 通道、雙通道雙降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案具有低紋波電流。LT3964 的 LED 電流波形比調(diào)光器解決方案更清晰。

靈活、直觀的降壓方案

LT3964 具有足夠的靈活性，可以支持 需要四種以上顏色的系統(tǒng) 組件。RGB（W） 的色域 LED 如圖 7 所示。當(dāng)更寬 需要顏色范圍，兩個(gè)額外的 LED 元素，如琥珀色、更多綠色或 甚至可以添加青色 LED。要開(kāi)車(chē) 附加組件顏色，簡(jiǎn)單 將另一個(gè) LT3964 連接到同一 I2C總線。

圖7.可見(jiàn)色域包括 RGB 色域中不可用的顏色。當(dāng)需要擴(kuò)展范圍時(shí)，只需將一個(gè)LT3964連接到同一I上，即可添加兩個(gè)額外的LED元件，例如琥珀色、額外的綠色甚至青色LED。2C總線。

并非所有 RGBW 混色 LED 系統(tǒng) 使用單片 RGBW LED 芯片。在 一些系統(tǒng)，單獨(dú)的紅色字符串， 綠色和藍(lán)色 LED 內(nèi)置于 更大、更亮的燈具。指示燈串 可以驅(qū)動(dòng)不同的電壓 通過(guò)每個(gè) LT3964 降壓通道，作為 只要 LED 燈串電壓保持不變 低于輸入電壓。向上的字符串 至 30V 的 LED，1A 或更大電流 由單個(gè) LT3964 通道驅(qū)動(dòng)。

我2C 串行通信

有兩個(gè)控制選項(xiàng) 利用 LT3964 實(shí)現(xiàn)模擬和 PWM 調(diào)光 指示燈驅(qū)動(dòng)器。一種選擇是直接開(kāi)車(chē) 帶外部電壓的調(diào)光引腳 不使用串行總線。在非 I 中2C 模式，CTRL1 和 CTRL2 引腳為 由可調(diào)直流電壓驅(qū)動(dòng)，用于 LED 和 PWM1 和 PWM2 引腳由 占空比對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào) 到 LED 的 PWM 調(diào)光亮度。在這種方法中，LED的 PWM 頻率同步到 PWM 引腳輸入和 LED 亮度 與 LED 電流占空比匹配 PWM 引腳輸入脈沖。在較大的系統(tǒng)中， 生成 PWM 和 模擬調(diào)光輸入信號(hào)，適用于大信號(hào) 通道數(shù)可能很復(fù)雜。

第二個(gè)，可能更有效 方法正在使用串行通信 巴士，如我2C 控制每個(gè) LED 通道或字符串。簡(jiǎn)單的 2 線 I2C總線用于控制的功能 來(lái)自單個(gè)的八個(gè)不同的從設(shè)備 主設(shè)備，如小型微控制器。 以高達(dá) 400kHz，I2C總線主站只需要 生成三個(gè)字節(jié)以更新每個(gè)字節(jié) LT3964 從站上的 9 個(gè)寄存器 設(shè)備。有四個(gè)PWM寄存器，兩個(gè) 模擬調(diào)光寄存器，狀態(tài)使能 用于設(shè)置故障的寄存器，狀態(tài)寄存器 用于讀取錯(cuò)誤和配置 注冊(cè)一些全局函數(shù)。I 的三個(gè)字節(jié)2C 寫(xiě)入命令 包括地址、子地址和 數(shù)據(jù)字。圖 8 演示了 不同的我2C 使用的書(shū)寫(xiě)和閱讀單詞 在 LT3964 串行通信中。

圖8.The LT3964 I2C 串行通信使用標(biāo)準(zhǔn) I2C 書(shū)寫(xiě)和閱讀單詞。

LT3964 具有 13 位 （1：8192） PWM 使用 I 的調(diào)光能力2C. 脈寬調(diào)制 調(diào)光占空比和頻率 通過(guò)寫(xiě)入兩個(gè)PWM進(jìn)行設(shè)置 每個(gè)通道的調(diào)光寄存器為 如圖 9 所示。圖 10 顯示 得到的 ILED 波形。這很容易 最多可更新 16 個(gè)不同的頻道 （每個(gè)頻道和八個(gè)地址 總計(jì)）與快速系列的 I2C 寫(xiě)道。

圖9.LT3964 具有 13 位 （1：8192） PWM 調(diào)光能力，具有 I2C. PWM調(diào)光占空比和頻率通過(guò)寫(xiě)入每個(gè)通道的兩個(gè)PWM調(diào)光寄存器來(lái)設(shè)置。此處，通道 2 設(shè)置為 1：8192 調(diào)光，而通道 1 設(shè)置為 128：256 模擬調(diào)光。

圖 10.我發(fā)光二極管波形顯示 1：8192 調(diào)光。

除了PWM調(diào)光控制， 每個(gè)通道具有一個(gè) 8 位模擬 調(diào)光寄存器，可更新 使用單個(gè)寫(xiě)入命令。模擬 調(diào)光，如果調(diào)用，通常只使用大約 1/10 調(diào)光。更多 通常，PWM調(diào)光專(zhuān)門(mén)用于 對(duì)于 RGBW 顏色混合 - 這就足夠了 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確且可重復(fù)的顏色 無(wú)需添加模擬調(diào)光即可創(chuàng)建。 然而，在需要 擴(kuò)展控制，直流 LED 電流調(diào)節(jié) 是一個(gè)有用的工具，可以在盒子里。

其他 I2C 寄存器包括故障保護(hù) 設(shè)置和閱讀。The LT3964 可以通過(guò)其報(bào)告每個(gè)通道的故障 警報(bào)引腳和我2C 狀態(tài)寄存器。這 僅當(dāng)狀態(tài) 寄存器單獨(dú)啟用，并且 出現(xiàn)故障。開(kāi)放式指示燈，短 LED、過(guò)流和過(guò)壓 兩個(gè)通道的反饋故障都可以 啟用、報(bào)告和讀取（圖 9）。 也可以禁用和忽略它們。 故障保護(hù)可能是一個(gè)關(guān)鍵部分 任何串行通信系統(tǒng)。

2MHz 演示電路和 QuikEval

很容易生產(chǎn)原型和 評(píng)估具有I2C. ADI公司創(chuàng)建了一個(gè)演示 電路，包括圖形 用于測(cè)試串行的用戶(hù)界面 （GUI） 通信。該系統(tǒng)使用 奎克埃瓦爾?通過(guò)Linduino One演示連接到PC時(shí)的程序 電路 （DC2026C） 通過(guò) USB 實(shí)現(xiàn)?？焖偃腴T(mén) 連接和評(píng)估指南 包括 LT3964 演示電路 DC2424A 在演示手冊(cè)中 電路。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)連接到 USB 時(shí) 通過(guò)DC2026C （Linduino）LT3964 演示電路串行通信可以 一次評(píng)估一個(gè)命令。?

圖 9、11 和 12 顯示了易于使用的 LT3964演示電路的GUI頁(yè)面。上 每個(gè)頁(yè)面，都可以設(shè)置寄存器元素， 然后通過(guò) I 更新2C 串行總線。這 模擬和PWM調(diào)光寄存器可以 針對(duì)每個(gè)頻道以及 狀態(tài)啟用位，全局配置 寄存器，并且狀態(tài)啟用位。為 每個(gè)我2通過(guò)總線發(fā)送的 C 命令， 界面顯示地址、子地址、 和生成的數(shù)據(jù)位。寄存器 也可以通過(guò) GUI 讀取命令讀回。如果在 測(cè)試時(shí)，GUI 顯示警報(bào)信號(hào) 在左上角（圖 13）和步驟可以 被采取來(lái)檢查性質(zhì) 故障并通過(guò) 狀態(tài)和狀態(tài)啟用寄存器。

圖 11.LT3964 DC2424A 演示電路可通過(guò) QuikEval 采用一個(gè)自由 GUI 進(jìn)行控制。在每個(gè)頁(yè)面上，可以設(shè)置寄存器元素，然后 I2按下按鈕即可通過(guò)USB和Linduino DC2026C演示電路發(fā)送C寫(xiě)或讀命令?？梢詾槿魏蔚刂吩O(shè)置IC地址位，并且GUI可以同時(shí)與多個(gè)LT3964 IC通信。

圖 12.我2C 寄存器包括故障保護(hù)設(shè)置和讀取。LT3964 可通過(guò)其報(bào)警引腳和 I 報(bào)告每個(gè)通道的故障2C 狀態(tài)寄存器。僅當(dāng)狀態(tài)寄存器單獨(dú)啟用且發(fā)生故障時(shí)，才會(huì)報(bào)告故障?？梢詥⒂谩?bào)告和讀取兩個(gè)通道的開(kāi)路 LED、短路 LED、過(guò)流和過(guò)壓反饋故障。也可以禁用和忽略它們。

圖 13.可以連接兩個(gè)現(xiàn)成的 DC2424A 演示電路，并用于驅(qū)動(dòng) RGBW LED 或帶狀電纜的 LED 串，用于 I2使用 GUI 和 Linduino 的 C 控件。

在單個(gè) RGBW 系統(tǒng)中，有兩個(gè) 需要單獨(dú)的 IC 地址（用于四個(gè) LED 組件）在 I 上2C總線。默認(rèn)情況下， GUI 將所有命令發(fā)送到默認(rèn)值 地址“1100”，但可以更改。 地址顯示在右上角 每個(gè)頁(yè)面，可以通過(guò)單擊進(jìn)行更改 在數(shù)字上。因此調(diào)光和 多達(dá)八個(gè)地址的狀態(tài)寄存器 可以控制和讀取 使用圖形用戶(hù)界面。此外，數(shù)字 GUI的單詞頁(yè)面允許用戶(hù) 輸入任意三個(gè)地址，子地址 和數(shù)據(jù)字手動(dòng)發(fā)送 作為我2C 命令。用戶(hù)可以查閱數(shù)據(jù)表或其他頁(yè)面 用于生成讀取和寫(xiě)入的 GUI 命令，以串行形式顯示 屏幕底部的數(shù)據(jù)記錄。

圖 13 顯示了綁扎的難易程度 以及兩個(gè)現(xiàn)成的DC2424A演示 帶狀電纜的電路，用于I2C 控制 使用 GUI 和 Linduino。The SDA 和 SCL 2 線 I2C 行共享在 總線和警報(bào)信號(hào)連接 連同林杜伊諾帶狀電纜。 每個(gè) LT3964 的 ALERT 引腳是一個(gè) 集電極下拉開(kāi)路，使主控 可以檢測(cè)何時(shí)存在故障 在任何 IC 上。發(fā)生這種情況時(shí)，GUI 在 左上角。一旦系統(tǒng)故障 由主微控制器檢測(cè)到， 遵循警報(bào)響應(yīng)協(xié)議 檢測(cè)和/或清除故障。

故障檢測(cè)和協(xié)議

LT3964 具有廣泛的故障保護(hù)功能。 它平穩(wěn)地處理打開(kāi)和 指示燈串短暫故障。它可以 還可以處理過(guò)流故障 輸出，不一定短 電路。當(dāng)這些故障發(fā)生時(shí)， LT3964 的警報(bào)故障標(biāo)志斷言。 當(dāng)在同一總線上共享時(shí)，警報(bào) 當(dāng)系統(tǒng)中的任何 LT3964 時(shí)，總線線被拉低 （置位） 經(jīng)歷失敗。我2C 通信 可用于定位IC 先有故障，再診斷 故障本身。故障類(lèi)型 可以斷言可以設(shè)置警報(bào)標(biāo)志 在狀態(tài)啟用寄存器中。一個(gè) 故障，如短路 LED 或 LED 過(guò)流 可以在此處啟用或禁用。

在警報(bào)斷言之后，廣播 READ 命令用于輪詢(xún)從站 用于找出哪個(gè) IC 正在發(fā)出警報(bào)。 在多個(gè)警報(bào)的情況下，IC 較低的地址首先發(fā)送其地址。 下一步是讀取狀態(tài)寄存器 的錯(cuò)誤地址。這應(yīng)該 提供足夠的信息來(lái)診斷 故障并清除故障標(biāo)志。如果故障 標(biāo)志保持?jǐn)嘌?，另一個(gè)廣播讀取命令可以檢查后續(xù) 錯(cuò)誤的地址。當(dāng)故障 地址和狀態(tài)寄存器具有 已讀取，故障狀態(tài)位可以是 通過(guò)向 地址錯(cuò)誤。如果故障不明確， 可以報(bào)告需要服務(wù)， 或者可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)忽略故障 關(guān)閉啟用故障的狀態(tài)位。

結(jié)論

LT3964 雙通道降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器 我2可以使用 C 串行通信 在計(jì)算機(jī)控制的照明系統(tǒng)中 具有大量高功率 指示燈和指示燈通道。兩個(gè) LT3964 是 足以驅(qū)動(dòng)單個(gè) RGBW LED— 或 RGBW LED 串 — 在 1A 時(shí) 準(zhǔn)確和精確的調(diào)光產(chǎn)生 可預(yù)測(cè)的可重復(fù)顏色內(nèi)容。

使用現(xiàn)成的易于評(píng)估 DC2424A 演示電路和免費(fèi)的 QuikEval 基于 PC 的軟件。LT3964 的共享 我2C 2線串行通信總線可以 用于控制多達(dá)八個(gè)地址 和 16 個(gè)切換通道。其廣泛的輸入 電壓范圍和緊湊，但功能強(qiáng)大， 集成同步降壓 開(kāi)關(guān)可用于高達(dá) 30V 的 LED 在每個(gè)通道上。開(kāi)關(guān)頻率 高達(dá) 2MHz 的能力可實(shí)現(xiàn)緊湊 設(shè)計(jì)和小型電感器，重要 當(dāng)驅(qū)動(dòng)器電路重復(fù)時(shí) 在整個(gè)大型系統(tǒng)中， 具有眾多 LED 和頻道。

審核編輯：郭婷