基于HSI模型的全彩LED驅動電路設計

摘要：為了改善LED模組的照明質量，實現對LED模組色溫的調節，通過分析LED模組的驅動電路技術，提出一種基于HSI模型的全彩LED驅動電路的設計方案。該驅動電路利用三色比例調節達到所需要的顏色，并采用PID調節方式，以保證調節的穩定。另外還可以調節輸出光的色溫和光強，達到了良好的照明效果。
關鍵詞：HSI模型；驅動電路；全彩LED；PID調節

0 引言
發光二極管(Light Emitting Diode，LED)是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光，隨著LED的應用越來越廣，對于其驅動電路要求也越來越高。現在大多數場合需要采用恒流輸出的開關電源，對于全彩LED燈而言，采用傳統的RGB分別驅動在面對既要調色溫又要調節亮度時候會有明顯的缺陷，基于這點，通過改良HSI模型，設計了這款適合與全彩LED的驅動電路。傳統的RGB模型需要R，G，B分別調節，而HSI模型主要將亮度和色度分開，通過H，S，I三個參數分別調節，H(色度)，S(飽和度)，I(亮度)。HIS模型下的驅動電路通過單片機控制總線驅動電流來限定I參數(亮度)，通過R，G，B三端反饋調節R，G，B的綜合比例(H參數)，經由光線傳感器獲取光亮度的飽和程度S參數，達到驅動電路調節的目的。

1 總體設計
圖1為HIS模型下全彩LED驅動電路的總體設計。硬件部分采用恒流驅動芯片PT4115，采用總一分的方式進行RGB驅動，通過采樣電路獲取R，G，B三路電流信號反饋，用來調節R，G，B的比例。軟件采用STC系列單片機作為主調節模塊，通過獲取A／D轉換調節三色顏色比例，采用PID調節方式，以保證調節的穩定。

2 LED驅動電路硬件設計
2．1 恒流驅動原理
如圖2所示，這里由兩只特性相同的管子VT0和VT1構成，兩管的發射極分別接入電阻Re0和Re1。電阻R中的電流為基準電流，其表達式為：

所以集電極電流為：

由于這里通過改變Ic1和Ir的關系，使工Ic1和Ir呈比例關系，從而克服鏡像恒流源電路的缺點。理論推導證明：

可見，只要改變Re0和Re1的阻值，就可以改變Ic1和Ir的比例關系，其基準電流Ir為：