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从春晚绚丽大舞台说起灯光表演背后的LED监理公司滕州拌和机发夹吊牌z

2022-10-04 10:19:01  闽一机械网

从春晚绚丽大舞台说起,灯光表演背后的LED“芯”技术

中国改革开放的前沿阵地、全球科技创新之都深圳,作为2019中央广播电视总台春节联欢晚会分会场,通过“城市即是舞台”的创新展示再次将美丽鹏城的科技感展现在全国人民面前。晚会将城市景观纳入舞台当中,利用市民广场的周边建筑光影独特的设计,展现深圳作为青春之城④物理回收、时尚之城、未来之城、科技之城的独特魅力。

为了给观众呈现一个极具科技感的舞台,将城市楼宇与市民广场的中心舞台巧妙融合。舞台设计中大量应用了视频显示技术以此来营造未来智慧城市。舞台屏幕总面积高达6000平方。复杂多变的结构造型,需要视频显示做到点对点的画面输出。

图1:市场上常见的Cree XM-L RGBW高功率LED

绚丽舞台背后的照明科技门道

红、绿、蓝(RGB)LED是一种性能优良的显示器件,依据R、G、B三原色混光原理调出多种颜色,再通过MCU智能控制实现多种显示效果,现正大量应用于城市亮化、建筑景观照明、舞台灯光设计等领域。无论色彩分量有多少,都必须精确控制每个色彩分量的亮度,以便对色彩进行预测或是补偿LED之间的色差。可用色彩的数量取决于每个组成色的可分辨亮度级的数量。一些系统提供分辨率低至全亮度1/256(8位)。也可能实现更高的分辨率,并产生更多的色彩,形成更强的控制力。

控制宽LED亮度范围最精确的方法是使用PWM调光控制。内置PWM调光时钟和数字寄存器(用于电机轴设置调光比)的LED驱动器是RGBW系统的最佳选择。对于大型复杂系统——由许多不同RGBWLED构成的系统——使用串行通信总线可在数字增强型LED驱动器中实现这些寄存器的动态设置。

采用大量RGBWLED的照明系统需要大量的驱动器,并且控制信号要与这些驱动器同步。性能最好的方法是用高性能LED驱动器直接控制每个LED。在这种方法下,既能控制每个LED的PWM调光及直流电流和电压,还能将纹波降至最低水平,并大幅提高可预测能力。使用ADI公司的Power By Linear通过串行总线控制的双降压LED驱动器LT3964,可以轻松实现这类系统,图1中Cree XM-L RGBW高功率LED就可由两个LT3964 LED驱动器驱动,每通道调光精度可达1:8192。

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图2:专为充当一个恒定电流和恒定电压源而设计的LT3964。

酷炫的色彩控制,需要这种“芯”方法

具有I2C控制和报告功能的LT3964双降压LED驱动器可以通过串行通信技术驱动具有高电流和高带宽的多个LED或LED串。降压调节器具有固有的高带宽,LT3964在单个封装中有集成了两个36V、2MHz同步和高频降压LED驱动器,还集成了2A开关,可以相对轻松地驱动多通道大电流LED。I2C串行通信功能简化了每个LT3964支持的两个独立高电流LED通道的模拟和PWM调光功能,在单个I2C总线上有多达八个不同的LT3964地址。

图3所示为RGBWLED的两种驱动和调光方法。领先种是矩阵LED调光器方案,它曾经是高功率RGBWLED阵列的最佳数控方式。第二种是直接驱动方案,它采用四个分立的数字增强型LED驱动器,每种色彩(R、G、B和W)各一个,更精确、更高效、纹波更低。在这种系统中,每个单独的LED或LED串的电流或PWM调光波形均由其自己的LED驱动器和控制信号驱动。在矩阵调光器方案中,单个LED调光器可控制多达8个LED的PWM电流。该系统额外需要一条高压线和一个低输出电容降压LED驱动器,用于驱动LED串。高压轨可能需要一个额外的升压调节器,LED电流(来自低输出电容降压驱动器)可能有高纹波。

图3.大型RGBWLED阵列的两种供电和色彩控制(分量调光)方法:(a)使用LT3965的矩阵调光器与(b)LT3964直驱解决方案。

两个LT3964驱动器足以用1A(或以上)驱动单个或一串RGBWLED,如图4所示。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L过滤设备ED。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。

图4.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。

值得一提的是,LT3964应用设计非常灵活,可支持需要四个以上色彩分量的系相框统。RGB(W) LED的色域如图5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。并非所有RGBW混色LED系统都使用单片RGBWLED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30V的LED串。

图5:可见色域包括RGB色域中不存在的色彩。

总之,LT3964的共享I2C2-线串行通信总线可用于控制多达8个地址和16个开关通道。其宽输入电压范围和紧凑但功能强大的集成式同步降压开关在每个通道上在机器中已安装可支持高达30V的LED。高达2MHz的开关频率能够实现紧凑型设计和小型电感,这对于在具有众多LED和通道的大型系统中复制驱动器电路非常重要。

本文总结:创新照明撬动大产业

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高工产研LED研究所(GGII)调研数据显示,受益于全球各个国家或地区政策推广支持,景观亮化市场规模不断提高,2017年全球景观亮化市场将达到2750亿元,其中中国市场规模达到680亿元,同比增长将近22%,中国已经成为全球最大的景观亮化市场,预计2020年行业规模达到近1000亿元。

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