LED regeln und steuern

Wie ein LED-Treiber aktiv die Farben eines DLP-Projektors regelt

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Die Farben in DLP-Anwendungen mischen

In High-End-DLP-Projektoren ersetzt eine Anordnung von roten, grünen und blauen LEDs die herkömmliche Konstruktion, die bislang aus Halogenlampe, Farbrad und Mikrospiegeln bestand. Damit allerdings die Farbmischung stimmt, muss ein LED-Treiber schnell und ohne Unterbrechung zwischen zwei unterschiedlichen geregelten Spitzenströmen umschalten und darüber ein PWM-Dimming legen können. Solche Systeme überwachen aktiv die Farbe des abgegebenen Lichts und regeln die LEDs mit einem Mikrocontroller auf den gewünschten Farbton ein. Dazu sendet der Mikrocontroller Steuersignale direkt an die LED-Treiber.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS Sonderheft LED- und OLED-Beleuchtungstechnik II erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Die vorgestellte Lösung unterscheidet sich von der ungeregelten Option durch einen Farbsensor, der abhängig vom Lichtkonzept RGB- oder andere Farbwerte zu einem Mikrocontroller schickt, der wiederum direkt den Lichtstrom der LEDs steuert. Die Software des Mikrocontrollers vergleicht Ist- und Sollwerte und schickt ein Korrektursignal an die LED-Treiber. Dieses Verfahren funktioniert bei jeder LED-Lichtquelle, bei RGB, RGBW oder RGBx, und in verschiedenen Anwendungen. Ein weiterer Vorteil für DLP-Projektoren ist, dass man mit diesem Verfahren die Startzeit drastisch reduzieren kann, denn die Regelung kompensiert den Einfluss der Temperatur auf die Lichtfarbe.

Ein Interferenzfilter für spezielle Wellenlängen

Der MTCSiCF ist ein True-Color-Sensor-IC mit einer Filterfunktion basierend auf CIE1931/DIN5033, dem Farbempfinden des menschlichen Auges, in einem QFN16-Gehäuse. Der Sensor-IC ist stabil über die gesamte Produktlebensdauer und dank eines speziellen Interferenzfilters von MAZeT unempfindlich gegen Einflüsse wie etwa Temperaturdrift. Das Geheimnis hinter den Sensoren ist die Interferenzfiltertechnik. Die Interferenzfilter mit Mikrostapeln sorgen dafür, dass nur spezielle Wellenlängen den Detektor erreichen. Bezüglich der Wellenlänge zeigen sie keine zeitliche oder temperaturabhängige Drift. Anders als die üblicherweise in Farbsensoren eingesetzten Absorptionsfilter hängt die Interferenzfiltertechnik nicht von Filtermaterialien ab, deren Eigenschaften sich verschlechtern können.

Sie sind daher für eine langzeitstabile Kompensation und Korrektur von speziellen Farbwerten wie Farbtemperatur, Helligkeit oder Koordinaten der Farbe geeignet. Hohe Transmission, verbunden mit starker Dämpfung jenseits des 95-Prozent-Punktes, sind in anspruchsvollen Anwendungen und Umgebungen hoch genau. Die True-Colour-Sensoren können in Farbregelkreisen von LED-Systemen eingesetzt werden und erreichen eine Genauigkeit von bis zu 1 bis 2 Mac-Adams-Ellipsen.

Bei dem MCDC04 handelt es sich um einen vierkanaligen Analog-Digital-Wandler mit einer Auflösung von 16 Bit und I²C-Schnittstelle. Er arbeitet nach dem Ladungsbilanzverfahren und hat eine Empfindlichkeit von 20 fA/LSB bei einem Dynamikbereich von 1 zu 1 Million. Der Signalaufbereitungs-IC ist temperaturkompensiert und kann von außen über PWM synchronisieren.

Synchron-Abwärtswandler für Hochstrom-LEDs

Der LT3743 ist ein Synchron-Abwärtswandler für Hochstrom-LEDs. Mit einer Eingangs-Spannung von 5,5 bis 36 V eignet sich das Bauteil für industrielle Anwendungen, in DLP-Projektoren und für die Illumination von Gebäuden. Er liefert bei einer Eingangsspannung von 12 V einen Dauerstrom von bis zu 20 A und hat eine Ausgangsleistung von mehr als 80 W.

In Anwendungen mit gepulstem LED-Strom kann die Schaltung bis zu 40-A-LED-Strom liefern oder 160 W aus einer Eingangsspannung von 12 V. Bei einem Wirkungsgrad von 95 Prozent muss auch nicht extern gekühlt werden. Über einen Pin lässt sich die Schaltfrequenz zwischen 100 kHz und 1 MHz programmieren und die Größe der extern notwendigen Bauelemente lässt sich damit ebenfalls minimieren. Der Abwärtswandler-Baustein ist in einem 4 mm x 5 mm großen QFN- oder einem TSSOP-28-Gehäuse verbaut.

* Jeff Gruetter ist Senior Product Marketing Engineer, Power Products bei Linear Technology. Kevin Jensen ist für International Sales & Marketing bei MAZeT verantwortlich.

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