LED未来前景分析，基于555定时器设计的LED控制电路分析

　　目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离‘绿色照明’的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。

　　日本100%白炽灯换成LED，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制‘21世纪计划’，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。

　　世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，专门开发白光LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。

　　LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

　　目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离‘绿色照明’的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。

　　日本100%白炽灯换成LED，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制‘21世纪计划’，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。

　　世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，专门开发白光LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。

　　LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

　　本文详细介绍如何使用便宜的555定时器，在一些不需要LED驱动器全部功能的应用中，代替微处理器对专用led驱动器实施控制。这样做可让用户在降低总系统成本的同时，维持 LED驱动器的恒定电流。

　　相比几年以前，现在使用LED的应用越来越多。这些应用从高端视频显示器到低端照明应用，不一而足。设计人员通常只需要专用LED驱动器的部分功能，但却无力负担控制它们所需的微处理器的相关成本费用。

　　专用LED驱动器常常被设计为微处理器控制型，旨在实现诸如模拟或脉宽调制（PWM） LED电流控制、每个LED的独立控制、LED状态和故障信息读取等特性。对于一些仅要求恒定LED 电流的应用（例如：LED照明或者发光）来说，可能不需要这些高级特性。在这些应用中，诸如TLC555的555定时器可以代替微处理器，从而在实现LED电流精确控制的同时降低系统成本，其与输入电压、温度和LED正向压降无关。

　　例如，TLC5917是一款专用LED驱动器，其控制八个独立的恒流电流阱。正常情况下，它要求一颗微处理器，以驱动四个数字输入信号。指令/OE（允许输出）激活和关闭IC.串行数据输入 （SDI） 数据在时钟（CLK）上升沿被时钟输入至IC的输入移位寄存器。移位寄存器中的数据在LE下降沿（锁闭）转入内部开/关锁存器中。当需要LED电流的简单LED开/关控制时，下列电路使用随处可见的555定时器，来代替微处理器控制。

　　图1:TLC555定时器代替LED驱动器的微处理器

　　TLC5917输出可以驱动八个独立LED，或者也可以并联其输出以提高电流能力来驱动单个更高功率的LED.其内部电流设置寄存器具有默认启动值。这些值与Rext共同设置LED电流。在这种应用中，Rext将每个输出的电流设置为IOUT= 18.75A / Rext = 18.75A / 178 ohm = 0.105A.将所有输出并联连接，得到0.842 A的LED电流。

　　上电时，内部开/关锁存器默认将所有输出开或者关至“0”，因此在输出开启以前这些锁存器必须被设置为“1”.555定时器代替微处理器实现该功能。CLK和LED都同时连接至 555定时器的方波输出。在每个CLK上升沿，SDI数据被移位至TLC5917输入移位寄存器中。在LE的下降沿，该数据被锁存至开/关锁存器中。由于数据的转移和锁存发生在不同的时钟沿，因此CLK和LE引脚可以连接至相同输入时钟信号。通过硬连线/OE接地，IC被永久性地激活。SDI可连接至Vcc，以在上电时自动开启LED.这种连接“1s”连续计时，以开启所有输出。我们还可以将SDI连接至一个开关或者数字输入，以实现LED开/关控制。之后，可将SDI拉至Vcc，所有“1s”连续计时，从而开启输出。否则其将被拉至接地，所有“0s”连续计时以关闭输出。

　　555定时器的时钟速度决定了LED开关的快慢。每个LE下降沿将SDI数据锁存至另一个八内部开/关锁存器中时，八时钟脉冲期间LED电流在0-100%之间斜坡变化，从而开启或者关闭另一个八输出。图2显示了产生的阶梯状LED电流，其随每个连续 LE下降沿而增加和减少。即使是相对较慢的10 kHz时钟频率，也会产生一个仅为0.8mS的关-开和开-关过渡，我们人眼对此的感觉仅是一瞬间。利用非常慢的时钟频率可以实现逐渐开和关。将时钟频率设置为0.1Hz，可以在0.8秒时间内逐渐开启和关闭LED。
 

　　图2:10 kHz时钟频率时的LED开启和关闭情况