Điều khiển đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo LED hoạt động với các đặc tính về quang, hiệu quả năng lượng, màu sắc theo kịch bản chiếu sáng.
Ta có thể phân nhiệm vụ cung cấp và điều khiển LED thành 3 loại:
 |
| Hình 1: LED màu trắng |
* Cung cấp và điều khiển LED đơn
| LED LIGHTING CONTROL
Control plays a very important role in ensuring that LED can operate with optical, energy efficient and colour features to comply with lighting script. We can assign LED delivery and control task into 3 types: * Single LED delivery and control * High power, white light LED matrix delivery and control * Delivery and control for one band, one LED matrix following given lighting script. |
* Cung cấp và điều khiển ma trận LED công suất lớn, ánh sáng trắng.
* Cung cấp và điều khiển cho một băng, một ma trận LED màu theo một kịch bản chiếu sáng cho trước.
1) Cung cấp và điều khiển LED :
LED ánh sáng trắng được chế tạo từ 1 chip LED phổ màu xanh và được phủ bằng lớp phốt pho 3 phổ, tạo nên ánh sáng trắng với CRI = 90. Hiện nay các chip LED thường có hiệu quả năng lượng từ 35-60 lm/W, tương tự đèn huỳnh quang, có thể đạt tới 150 lm/W trong phòng thí nghiệm.
Để cung cấp cho các LED thường dùng sơ đồ hình 2, trong đó điện áp xoay chiều được chỉnh lưu và cung cấp cho tổ hợp LED.
Sơ đồ điều chỉnh dimming LED đơn được cho trên hình 3. Điều chỉnh điện áp một chiều trên bazơ của tranzito T ta điều chỉnh được dòng điện qua LED, do đó điều chỉnh được quang thông của nó.
Để tạo nên đèn có quang thông lớn hơn cần sử dụng một ma trận LED trong đó các LED được mắc nối tiếp và song song; Nguồn cấp cho LED là nguồn chỉnh lưu được điều biến dòng điện – thời gian theo nguyên lý điều biến độ rộng xung PWM để giảm sóng nhiễu trong thành phần điện áp và dòng điện một chiều. Hình 4 biểu diễn sơ đồ nguyên lý điều khiển ma trận LED.
 |
| Hình 2: Sơ đồ cung cấp cho LED |
Vi mạch IRS2530D hình 5 là mạch biến đổi AC-DC có dimming dựa trên chế độ cộng hưởng. Làm việc ở chế độ chuyển mạch tần số cao với 8 chân có các giá trị:
 |
 |
| Hình 3: Sơ đồ dimming LED | Hình 4: Sơ đồ dimming tổ hợp LED |
Vi mạch IRS 2530D có cầu chỉnh lưu và bộ lọc làm nhiệm vụ biến đổi AC-DC. Phần tiếp theo là bộ nghịch lưu làm việc ở chế độ cộng hưởng. Hai bộ phận này tương tự mạch chấn lưu điện tử cho đèn huỳnh quang, trong đó dòng điện chuẩn được đặt bằng RPOT1. Chân 3 cho phép dimming đầu vào AC+DC. Bộ dao động khống chế bằng điện áp nối với chân 4. Các chân 5 và 7 là đầu ra cổng điều khiển LO và HO. Chế độ hư hỏng của LED là ngắn mạch. Khi một LED ngắn mạch, các LED khác trong dãy nối tiếp vẫn làm việc. Tuy nhiên tránh làm việc với các LED ngắn mạch mắc song song vì khi đó dòng điện trong các chuỗi LED phân bố không đều. Điện áp rơi thuận thay đổi theo nhiệt độ và theo LED màu. Việc phối hợp các màu sơ cấp cho phép tạo nên màu bất kỳ bằng cách điều chỉnh cường độ dòng điện của các LED màu cơ bản RGB. Bộ điều chỉnh cho phép điều chỉnh toàn dải tần theo phương pháp điều biến độ rộng xung PWM. Phần cuối là bộ chỉnh lưu cần cung cấp dòng điện DC có thể dimming cho tổ hợp đèn.
 |
| Hình 5: Vi mạch IRS2530D |
 |
| Hình 6: IC IRS2530D cho phép dimming dòng điện ra |
Để thiết kế mạch điều khiển LED cần thực hiện 3 bước theo trình tự trên hình 7:
1) Giao diện người sử dụng (Graphical User Interface – GUI): Giao diện đồ hoạ cho phép người sử dụng tạo file ảnh dữ liệu theo yêu cầu kịch bản chiếu sáng (hình ảnh, màu sắc, thời gian hiển thị…)
2) Logic vi xử lý (Microcontroller Logic): Dữ liệu từ bộ vi điều khiển được gửi tới các thanh ghi trên bo mạch. Vi điều khiển cho phép định địa chỉ và nạp dữ liệu từ GUI.Tín hiệu được nạp qua bộ đệm (buffer), được khuếch đại và nối với LED. Màn hình LED hiển thị các dữ liệu chứa trên từng thanh ghi. Đồng hồ đầu vào clock điều khiển nhịp xử lý. Clear cho phép xoá dữ liệu đưa về mức zero. Bộ vi điều khiển hình 5 cho phép:
l Kết nối USB / Ethernet / Serial Link Interface logic.
l Lập trình bằng C, Visual Basic cho kịch bản chiếu sáng.
l Điều khiển điện áp.
l Đầu ra bội để điều khiển ma trận LED với tuỳ chọn.
Một khi dữ liệu truyền tới bộ vi điều khiển sẽ chuyển từ dữ liệu ảnh số từ GUI sang dữ liệu tương tự có thể điều khiển LED.
 |
| Hình 7: Thiết kế mạch điều khiển tổ hợp LED |
3) Bảng mạch ma trận LED (LED Matrix Circuit) cho phép:
l Nạp và lưu dữ liệu 8 bit qua thanh ghi đầu ra nối tiếp-song song Serial-In Parallel-Out (SIPO).
l Định địa chỉ các hàng của mảng chọn bộ dồn kênh DMUX cho các nửa ma trận.
l Tín hiệu cường độ cao cho LED công suất.
l Dòng điện và công suất thiểu.
l Định thang cho nhiều bo mạch để giảm thiểu dây nối từ vi điều khiển tới các LED.
Tín hiệu từ bộ đệm Buffer được nối với đèn và nguồn Vcc như hình 9. Như vậy việc bật tắt và điều khiển dòng điện qua đèn sẽ do bộ vi điều khiển quyết định. Kịch bản chiếu sáng sẽ do người sử dụng viết trong GUI.
 |
 |
| Hình 8: Đường dữ liệu của bộ vi điều khiển 8 bit | Hình 9: Điều khiển đèn theo kịch bản chiếu sáng |
Kết luận: Nhờ kỹ thuật vi điều khiển có thể dễ dàng xây dựng chiến lược điều khiển tổ hợp LED theo một kịch bản chiếu sáng cho trước. Điều này không chỉ thuận tiện cho LED màu trắng trong chiếu sáng nội, ngoại thất mà còn rất thuận lợi cho chiếu sáng trang trí.
Số 124 (3/2011)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay
