Kiboresho cha Ubadilishaji Rangi ya LED nyeupe chenye Ufanisi wa Juu

Na Muundo ya Kumbukumbu ya Muunganisho wa Bluetooth® Smart

TEXAS INSTRUMENTS | TIDA-01096 | Agosti 2016

Tazama PDF Pakua PDF Tafsiri PDF

Muhtasari wa Ubunifu

Ubunifu wa TIDA-01096 TI ni mfumo wa kiboreshaji cha DC-DC chenye LED uliohakikishiwa, unaotumika kwa taa za LED zenye rangi nyeupe zinazoweza kubadilishwa. Ubunifu huu umejengwa kwenye jukwaa ya mfumo wa chipu-kwenye-chipu (SoC) isiyo na waya, ambayo inawezesha urekebishaji wa ukali (kupunguza mwanga) na udhibiti wa halijoto ya rangi inayohusiana (CCT) kwa kutumia kifaa chochote cha Bluetooth chenye nishati ndogo (BLE).

Uvumbuzi Muhimu: Taa zenye rangi nyeupe zinazoweza kubadilishwa huaiga hali ya mwangaza wa mchana. Kwa kutumia minururu tofauti za LED zenye rangi nyeupe ya joto na baridi, muundo huu huruhusu urekebishaji wa CCT, ambao husaidia kufikia mchakato sahihi wa circadian kwa matumizi ya ustawi wa binadamu.

Vipimo Makuu vya Utendaji

98%
Ufanisi wa Kilele kwa Kugeuza Mwangaza Analog
1:50
Uwiano wa Utofautishaji kwa Kugeuza Mwangaza PWM
5 kHz
Mfumo wa Juu zaidi wa Kugeuza Mwangaza PWM
700 mA
Max LED Current per String

Key Features & Benefits

High-Efficiency Operation

Ufanisi wa asilimia 98 kwenye mwangaza wa asilimia 100 hadi 50 kwa kutumia udimishaji wa analogi, kupunguza matumizi ya nishati na uzalishaji wa joto katika mifumo ya taa za LED.

Uwezo wa Juu wa Kudimisha

Uwiano wa 1:25 kwa kudhoofisha analogi na 1:50 kwa kudhoofisha PWM, hutoa udhibiti sahihi wa mwangaza kwa matukio mbalimbali ya taa.

Udhibiti wa Bluetooth Bila waya

Unganishaji la Bluetooth Smart linawezesha udhibiti bila waya wa ukali na joto la rangi kwa kutumia simu janja au vifaa vingine vya BLE.

Kugundua Mwanga wa Mazingira

Upimaji wa mwanga unaotumia OPT3001 unaowezesha kuvuna mwanga wa mchana na utekelezaji wa lumeni thabiti katika programu kwa ufanisi wa nishati.

Kinga Ulinzi

Ulinzi dhidi ya mkondo kupita kiasi na joto kupita kiasi kwa kichocheo na moduli ya LED kuhakikisha uendeshaji unaotegemewa na uimarishaji wa maisha.

Usaidizi wa Taa za Circadian

Uwezo wa nyeupe unaobadilika unasaidia matumizi ya ustawi wa binadamu kwa kuiga hali ya mwanga wa asili mchana kote.

Mchango wa kina wa Yaliyomo

Yaliyomo ya Nyaraka

Mchanganuo wa Mfumo

Diodi zinazotoa mwanga (LED) zinazidi kutumiwa kama vyanzo vya mwanga. Wakati wa kuandika haya, mwelekeo wa taa unabadilika kutoka kuwasha maeneo kwa mwanga thabiti tu hadi kutoa mwanga wa hali ya juu unaodhibitiwa. Mwanga wa hali ya juu unaoweza kubadilishwa kiwango na joto la rangi unachukua jukumu muhimu katikuimarisha usanifu na ustawi wa binadamu.

Kubadilisha halijoto ya rangi ya mwanga mweupe, mbunzi anaweza kutumia mchanganyiko wa LED za joto (halijoto ya rangi takriban 2500 K) na LED za baridi (halijoto ya rangi takriban 5700 K). LED zinazoweza kubadilishwa, nyeupe za chip-on-board (COB) zinapatikana zenye nyuzi mbili tofauti. Kwa kubadilisha mkondo wa umeme kupitia nyuzi hizo, mbunzi anaweza kuunda halijoto za rangi kuanzia 2500 K hadi 5700 K.

Injini ya LED nyeupe inayoweza kubadilishwa pamoja na madereva inaweza kutumika kama jukwaa la taa ya circadian, inayolenga ustawi wa binadamu. Taa ina athari kubwa kwa usingizi, uangalifu, ufanisi wa kazi, na afya. Mfumo wa taa wa LED nyeupe unaoweza kubadilishwa unaweza kutumika kwa udumishaji sahihi wa mdundo wa circadian, ukiruhusu kiwango cha mwanga mweupe na mwanga wa joto unaohitajika, jambo linaloboresha ustawi katika hali ya ndani.

Mfumo Kuu Vigezo

VIGEZO KIMA CHINI TYP MAX UNIT
Voltage ya kuingizia 35 - 42 V
Pato (LED) wa sasa 0 - 700 mA
Switching frequency - Mia sita - kHz
Mzunguko wa kupunguza mwanga wa PWM Mia mbili - Elfu tano Hz
Voltage ya mbele ya LED ya joto 34 37 40 V
Voltage ya mbele ya LED baridi 35 38 41 V
Joto la uendeshaji Thelathini chini ya sifuri - mia moja °C

Mfumo Block Diagram

Muundo wa mfumo umejengwa karibu na Kifurushi cha SimpleLink CC2650 Wireless MCU LaunchPad, ambacho hudhibiti madereva ya taa za LED ya aina ya TPS92513HV mbili kwa minyororo ya LED ya joto na baridi. Ubunifu unajumuisha:

  • CC2650 Wireless MCU: Inazalisha ishara za PWM kwa udhibiti wa kudhoofisha na kusimamia muunganisho wa Bluetooth
  • TPS92513HV Buck LED Drivers: Madereva mawili huru kwa minyororo ya LED ya joto na baridi pamoja na urekebishaji wa sasa wa analog uliounganishwa
  • OPA376 Op-Amps: Bafa ishiraini za PWM zilizochujwa kwa udhibiti wa kudhoofisha analogi
  • OPT3001 Ambient Light Sensor: Inawezesha uvunaji wa mwanga wa mchana na utoaji thabiti wa lumen
  • LMT84 Sensor ya Joto: Inachunguza joto la heatsink kwa ulinzi wa mafuta
  • RC Low-Pass Filters: Badilisha ishara za PWM kuwa voltages za analogi kwa ajili ya kuweka kumbukumbu ya sasa

Kidokezo cha Ubunifu: Mfumo unakubali usakinishaji wa DC wa 35-42V na unasukuma taa ya LED nyeupe yenye kubadilika ya 35W yenye minyororo tofauti ya LED ya joto na baridi, na inawezesha upangaji wa joto la rangi kutoka 2500K hadi 5700K.

Vipengee Vilivyoangaziwa

TPS92513HV

Kiredhuli cha sasa cha kupunguza (buck) cha 1.5-A chenye MOSFET iliyojumuishwa kwa kudhibiti taa za LED zenye sasa kubwa.

  • Aina ya voltage ya kuingiza: 4.5-60V
  • Usahihi wa sasa ya LED: ±5%
  • Mzunguko wa kubadili kati ya 100kHz hadi 2MHz
  • Ingizo maalum la kudhoofisha PWM
  • MOSFET ya upande wa juu iliyounganishwa ya 220-mΩ

CC2650

Wireless MCU targeting Bluetooth Smart, ZigBee, and 6LoWPAN applications.

  • 32-bit ARM Cortex-M3 processor at 48MHz
  • Kiotomatiki cha hisi chenye nguvu duni sana
  • Kiotomatiki cha BLE kilichomo kwenye ROM
  • 128KB Flash, 20KB SRAM
  • Seti nzuri ya viambatanisho vinavyojumuisha I²C, UART, SPI

OPT3001

Sensor ya mwanga wa mazingira yenye uchujaji bora wa macho ili kulingana na majibu ya jicho la binadamu.

  • Rejects >99% of IR
  • Upimaji anuwani: 0.01 lux hadi 83k lux
  • Anuwani ya ufanisi wa 23-bit
  • Mkondo wa chini wa uendeshaji: 1.8µA
  • Pato la kidijitali linaloendana na I²C

OPA376

Kipokezi cha uendeshaji chenye kelele ndogo na e-trim, kinachotoa usahihi bora wa DC na utendaji bora wa AC.

  • Kelele ndogo: 7.5 nV/√Hz kwenye 1 kHz
  • Voltage ya upungufu ndogo: 5µV kwa kawaida
  • Bidhaa ya upana wa bendi ya faida ya 5.5 MHz
  • Ingizo na pato la reli-hadi-reli
  • Voltage ya usambazaji kutoka 2.2V hadi 5.5V

LMT84

Kichocheo cha usahihi cha halijoto cha CMOS chenye pato la voltage ya analogisi inayolingana kinyume na halijoto.

  • Usahihi wa kawaida ±0.4°C
  • Aina mbalimbali za halijoto -50°C hadi 150°C
  • Ya chini ya 5.4-µA mkondo wa kupumzika
  • -5.5 mV/°C wastani wa faida ya sensor
  • Ya chini ya 1.5-V operesheni

Nadharia ya Usanifu wa Mfumo

LED zinahitaji kuendeshwa kwa mkondo wa thabiti, na mwanga mweupe unaoweza kubadilishwa unahitaji mkondo katika minyororo miwili tofauti ya LED kubadilishwa na kudhibitiwa. Taa ya LED mweupe inayoweza kubadilishwa inahitaji usambazaji wa nguvu wa AC-DC wenye voltage thabiti unaojumlishwa na vidhibiti viwili vya mkondo vya aina ya DC-DC buck ili kubadilisha mkondo kupitia minyororo ya LED.

TIDA-01096 jukwaa hutumia madereva wa TPS92513HV buck LED mawili yaliyo na usawa wa sasa wa analog kwa udhibiti wa sasa kupitia minyororo ya LED joto na baridi. Madereva ya TPS92513/HV LED yana vipengele vya pembejeo tofauti kwa upunguzaji wa mwanga wa analog na upigaji upana wa mapigo (PWM) kwa udhibiti wa mwangaza bila maelewano kufikia uwiano wa tofauti zaidi ya 100:1.

Madereva ya buck LED yanadhibitiwa na SimpleLink CC2650 Wireless MCU LaunchPad kit, ambayo inazalisha PWM mbili kwa upunguzaji wa PWM wa minyororo yote miwili. Kufikia upunguzaji wa analog inahitaji pembejeo mbili tofauti za analog kubaini IADJ ya madereva ya buck LED. IADJ tofauti inapatikana kwa kutumia PWM kutoka kwa kifaa cha CC2650 kama kibadilishaji nambari-hadithi (DAC). Kwa mchakato huu, PWM inayotokana na kifaa cha CC2650 huchujwa kwa kichujio cha RC la kupita cha hatua nne na matokeo yaliyochujwa hupigwa kwa kutumia op amp OPA376.

Milinganyo ya Usanifu

Usanifu unajumuisha mahesabu kamili kwa:

  • Undervoltage Lockout Setting: R1=120kΩ na R6=5kΩ zinaweka UVLO kwenye 30.5V
  • Mzunguko wa Kubadilisha: RRT=190.63kΩ inaweka fSW=600kHz
  • Uwekaji wa Sasa ya LED: RISENSE=0.05Ω kwa upeo wa umeme wa LED wa 700mA
  • Kichujio cha Kuzorotesha Analogi: Kichujio cha RC cha hatua nne na masafa ya kukatika ya 391Hz
  • Uchaguzi wa Inductor: Iliyohesabiwa kwa mkondo wa mawimbi ya 275mA kwenye mzigo kamili
  • Capacitor ya Pato: 4.7μF imechaguliwa kufikia mkondo wa LED wa misukumo ya 5mA

Mbinu za Kuzimia Taa

Ubunifu unatekeleza njia tatu tofauti za kuzimia taa ili kutoa umiliki na kuboresha utendaji kwa hali tofauti za uendeshaji:

Udhibiti wa Mwanga wa Analog

Kutumia pini ya IADJ kuweka kwa nguvu mkondo wa LED. Inafaa zaidi kwa EMI kidogo lakini inaweza kusababisha mabadiliko ya joto la rangi kwenye mikondo midogo sana.

  • Inatumia PWM iliyochujwa kupitia kichujio cha RC cha hatua nne
  • Inatoa umbo la 12-bit
  • Ufanisi bora: hadi 98%
  • Uwiano wa tofauti 1:25

PWM Dimming

Kutumia pini ya PDIM kuwezesha/kulemasha kiendeshi cha lango. Inazuia matatizo ya joto la rangi kwenye mikondo ya chini na inatoa azimio la juu.

  • Masafa mbalimbali ya mawimbi kutoka 200Hz hadi 5kHz
  • Udhibiti wa moja kwa moja wa kiendeshi cha lango
  • Uboreshaji wa mstari wa kudhoofisha kwenye mikondo ya chini
  • Uwiano wa 1:50

Hybrid Dimming

Inachanganya njia zote mbili - analog kwa ufanisi na PWM kwa urekebishaji mwembamba na azimio bora katika mikondo ya chini.

  • Inaboresha ufanisi na azimio
  • Analog kwa anuwai kuu ya kudhoofisha
  • PWM kwa marekebisho mazuri katika mikondo ya chini
  • Bora ya mbinu zote mbili

Uendeshaji Bila Mwenge Ubunifu huu unaweza kufikia uendeshaji bila mwenge hadi kwenye mkondo wa pato la 6mA kwa kubadilisha kipingamizi cha kuhisi mkondo kutoka 50mΩ hadi 250mΩ, ukiwezesha taa zenye ubora wa juu hata katika viwango vya chini vya mwanga.

Test Data & Performance

Kupima kwa kina kunaonyesha utendaji bora wa muundo katika hali mbalimbali za uendeshaji:

Utoaji wa Ufanisi

  • Udhibiti wa Mwanga wa Analog: 98.15% peak efficiency at full load, maintaining >95% efficiency down to 20% load
  • Udhibiti wa Mwanga wa PWM (1kHz): Ufanisi wa 97.39% kwenye mzunguko wa wajibu 100%, hupungua polepole hadi 84.88% kwenye mzunguko wa wajibu 3%
  • Udimmishaji wa PWM (5kHz): 97.82% efficiency at mia moja% duty cycle, maintaining >90% efficiency down to 5% duty cycle
  • Mabadiliko ya Voltage ya Ingizo: Ufanisi unabaki zaidi ya 97% kwenye anuwai ya ingizo ya 35V hadi 48V

Utendaji wa Tunable White

Mfumo huweka kwa ufanisi marekebisho ya joto la rangi kwenye viwango tofauti vya mwangaza:

  • Mwangaza 100%: Ufanisi wa mfumo unachukua kiwango kutoka 97.27% (cool white) hadi 98.15% (warm white)
  • Mwangaza 75%: Ufanisi unachukua kiwango kutoka 97.24% hadi 98.01% kwenye viwango vya joto la rangi
  • Mwangaza wa 50%: Ufanisi unachukua kiwango kutoka 97.18% hadi 98.31% kwenye masafa ya marekebisho

Uchanganaji wa Sensor

  • OPT3001 Ambient Light Sensor: Hutoa vipimo sahihi vya mwanga kuaniza lux 2.57 hadi lux 12,902
  • LMT84 Sensor ya Joto: Inafuatilia halijoto ya kipoezi kutoka 36.21°C hadi 61.60°C chini ya hali mbalimbali za mzigo

Design Files & Resources

The complete design package includes all necessary files for implementation:

  • Schematics: Mchoro kamili wa saketi ya mfumo wa kiendesha taa za LED
  • Orodha ya Vifaa: Orodha kamili ya vipande vilivyo na marejeo ya watengenezaji
  • Mpangilio wa Bodi ya Saketi: Gerber files and layout recommendations
  • Altium Project: Complete design project files
  • Michoro ya Mkusanyiko: Maagizo ya kina ya mkusanyiko
  • Faili za Programu: Programu thabiti ya CC2650 MCU yenye muunganisho wa BLE

Maeneo ya Utumizi: Muundo huu wa kumbukumbu unafaa kwa taa za LED za ndani (makazi, duka, ukaribisho, taa za mwangaza), mifumo ya taa inayounganishwa kwa waya, na matumizi ya taa za LED za DC zenye voltage ya chini zinazohitaji udhibiti sahihi wa joto la rangi na muunganisho wa waya.

Kumbuka: Haya hapo juu ni muhtasari kamili wa muundo wa kumbukumbu. Waraka kamili wa PDF una mchoro wa kina, mwongozo wa mpangilio, maelezo ya utekelezaji wa programu thabiti, na data pana ya majaribio. Tunapendekeza upakue PDF kamili kwa maelezo kamili ya utekelezaji.