Technika oświetleniowa zmienia się niemal z dnia na dzień, na naszych oczach, a wszystko za sprawą bardzo dynamicznego rozwoju technologii produkcji diod świecących RGB. Równolegle powstają specjalizowane urządzenia, konstruowane pod kątem optymalnego sterowania tymi elementami.
Firma STMicroelectronics opracowała zestaw ewaluacyjny STEVAL-ILL019V1 przeznaczony do prób z panelami oświetleniowymi, w których zastosowano diody RGGB. Przyjęto w nim zdublowanie kanałów obsługujących diody koloru zielonego. Sterownik ten umożliwia łatwą regulację jasności i zmianę koloru świecenia całego panelu. Oprogramowanie firmowe wyświetla krótką projekcję składającą się z różnych efektów świetlnych, automatycznej zmiany oświetlenia i migotaniem. Najważniejszą cechą sterownika jest duża oszczędność energii zużywanej przez LED-owy panel oświetleniowy w porównaniu z klasycznymi źródłami światła. Tego typu sprzęt znajduje więc zastosowanie w: oświetleniu dekoracyjnym domów, mieszkań, sklepów, hoteli, obiektów architektonicznych, pomników itp. rządzenia budowane na wzór sterownika ILL019V1 mogą być z powodzeniem stosowane do wyżej wymienionych celów. Wydajność prądowa każdego wyjścia na płytce ewaluacyjnej jest równa 350 mA.
Załączaniem i wyłączaniem diod w poszczególnych kanałach, a także zmianą jasności świecenia steruje mikrokontroler. W tego typu urządzeniach prąd diod jest regulowany przez zastosowanie modulacji PWM. Odpowiedni sygnał jest generowany na wyjściach mikrokontrolera, i dalej bezpośrednio już uaktywnia przetwornice buck w każdym z kanałów. W sterowniku ILL019V1 zastosowano topologię inverted buck, dzięki czemu możliwe jest całkowite wyłączenie obciążenia (bez przepływu prądu w diodach). Współczynnik wypełnienia sygnału PWM zmienia się w zakresie od 0 do 100%, a jego częstotliwość jest równa 240 Hz. Wszystkie efekty świetlne są zawarte w oprogramowaniu zapisanym w pamięci mikrokontrolera. W oprogramowaniu opracowanym przez producenta przewidziano automatyczną modulację jasności diod w każdym kanale, uwzględniono również możliwość sterowania ręcznego. W tym celu do łączówki szpilkowej J3 umieszczonej w dolnej części płytki należy dołączyć trzy zewnętrzne potencjometry. Liczba potencjometrów wynika z przeznaczenia dwóch kanałów do obsługi diod koloru zielonego. Potencjometrów nie ma jednak w zestawie, użytkownik musi je zapewnić we własnym zakresie. Ich rezystancja powinna być równa 10 kΩ. Oprócz potencjometrów, do łączówki J3 jest również dołączany przełącznik, którym jest wybierany tryb ręcznej lub automatycznej regulacji jasności.

Rys. 1. Schemat blokowy sterownika ILL019V1

Schemat blokowy sterownika ILL019V1 przedstawiono na rys. 1. Zastosowano w nim dwa rodzaje przetwornic. Zadaniem pierwszej, typu High Power Factor flyback jest dopasowanie napięcia wejściowego do poziomu 48 V, wymaganego przez cztery przetwornice typu buck zasilające diody LED. Przetwornica flyback umożliwia zasilanie zestawu napięciem przemiennym z szerokiego zakresu: od 88 do 265 VAC, zapewniając jednocześnie izolację galwaniczną obwodu wykonawczego i zasilającego. Przetwornice drugiego typu zostały zwielokrotnione i zmodyfikowane tak, by mogły stałoprądowo sterować diodami świecącymi 4 niezależnych kanałów. Każdy nich może zawierać od 5 do 13 diod LED. Maksymalna moc diod RGGB jest równa 32 W dla tzw. szerokiego zakresu napięć wejściowych, i 42 W dla zakresu EU. Sterowanie stałoprądowe zrealizowano wprowadzając sprzężenie zwrotne w obwodzie układu L6562AD (Power Factor correction controller). Dzięki temu do urządzenia mogą być dołączane zespoły diod LED o różnej ich liczbie w jednej gałęzi. Przy stałym prądzie wyjściowym, którego wartość średnia jest utrzymywana z dokładnością ±5%, napięcie wyjściowe zmienia się w zakresie od 15 do 38 V.

Rys. 2. Oscylogram prądu w kanale zasilającym 9 niebieskich LED

Na rys. 2 przedstawiono oscylogram prądu w kanale, w którym dołączono 9 niebieskich diod. Jak widać przetwornica pracuje z częstotliwością 189 kHz, a międzyszczytowa amplituda tętnień prądu jest równa 57,8 mA.
Elementem bezpośrednio sterującym diodami są tranzystory mocy MOSFET typu STS4NF100. Uzyskiwany w przetwornicy współczynnik mocy dla napięcia wejściowego 230 VAC i obciążenia 30 W jest równy 0,94, a przy napięciu 110 VAC osiąga wartość nawet 0,995. Całkowita sprawność urządzenia jest dla obciążenia 30 W równa ok. 75%, co jest wynikiem dość dobrym, biorąc pod uwagę, że w sterowniku pracują dwa typy przetwornic. Jak zwykle, ciekawych informacji o działaniu urządzenia dostarcza zdjęcie wykonane kamerą termiczną (rys. 3).