解讀高亮LED在綠色照明工程中的應用研究

　　LED亮度控制

　　控制LED亮度的方法有兩種：一種是改變流過(guò)LED的電流， 另一種是脈寬調制(pu lse w idthmodu lat ion， PWM ) 控制LED的點(diǎn)亮時(shí)間。一般而言， 除紅色LED隨電流的增大亮度會(huì )達到飽和外， 其他LED的亮度會(huì )隨工作電流的增大而增大。通過(guò)控制流過(guò)LED的工作電流， 可以在較大范圍內對LED亮度進(jìn)行控制。但電流的控制不易于用軟件實(shí)現， 故不適用于數字控制，而PWM方式能很方便地用軟件實(shí)現， 故在數字電路中有著(zhù)廣泛的應用。

　　根據塔爾波特(TaL bot) 定律

　　式中： L-為眼睛對周期變化光感覺(jué)的視覺(jué)亮度； T為周期。當亮度函數L (t) 為一常數L 時(shí)， 視覺(jué)亮度變?yōu)?/p>

　　脈寬調制方式控制LED 的亮度實(shí)際上是控制LED 的點(diǎn)亮的時(shí)間， 周期性的改變其在一個(gè)周期內點(diǎn)亮時(shí)間的長(cháng)短， 從而實(shí)現LED 亮度的變化。LED 在工作狀態(tài)下， 其工作電流保持穩定， 在點(diǎn)亮狀態(tài)時(shí)其亮度只與LED 的本身特性有關(guān)， 而與時(shí)間無(wú)關(guān)， 故其亮度函數為一常數。LED周期性點(diǎn)亮和熄滅時(shí)， 其亮度滿(mǎn)足公式(10)。改變循環(huán)周期內LED 的點(diǎn)亮時(shí)間， 即可得到LED 不同的亮度級別， 稱(chēng)之為不同的灰度級。在工作狀態(tài)下，連續地改變LED 在循環(huán)周期中的點(diǎn)亮時(shí)間， 則實(shí)現了LED 亮度灰度級的連續變化。將循環(huán)周期T等分為n 等份， 則LED 的灰度級相應地分為n級。

　　要使得LED在灰度級變化過(guò)程中， 人眼覺(jué)察不到亮度的跳變， 即沒(méi)有閃爍感， LED 的亮滅變化頻率要大于臨界頻率， 其循環(huán)周期至少不大于0. 1～ 0. 02 s。實(shí)驗證明， 當L ED 的灰度為256 級時(shí)， 紅綠藍三原色混色后無(wú)顏色的跳變， 人眼的感覺(jué)顏色是漸變的。256 級灰度對應著(zhù)256 級亮度，也就對應著(zhù)256 種顏色變化， 則紅綠藍三原色混色后可產(chǎn)生2563 種顏色， 即為所謂的24 位顏色。

　　目前在嵌入式控制系統中普遍采用C251 系列單片機， 外部晶振頻率可達20MHz， 機器周期為1μs ， 能夠很容易地滿(mǎn)足臨界頻率的要求。 采用C-51 系列單片機對紅綠藍LED 進(jìn)行256 級灰度控制時(shí)， 將LED 的亮滅變化周期均分為256級； 可以對紅綠藍三種顏色的LED 管進(jìn)行單色控制和混色控制。要對紅綠藍三種原色進(jìn)行分別控制實(shí)現24 位顏色的生成時(shí)， 可采用分段延時(shí)的控制方法實(shí)現對占空比的控制。在進(jìn)行顏色混合時(shí)，三原色按一定的亮度比進(jìn)行混合， 也就是按一定的灰度級進(jìn)行混合， 不同的灰度級定影對應的占空比不同， 在循環(huán)周期中LED 點(diǎn)亮的時(shí)間不同，最低灰度級的點(diǎn)亮時(shí)間為t1， 中間灰度級與最低灰度級的點(diǎn)亮時(shí)間差為t2， 最高灰度級與中間灰度級點(diǎn)亮時(shí)間差為t3， 最高灰度級的熄滅時(shí)間為t4， 根據這個(gè)時(shí)間差異實(shí)現對三種顏色的LED 的控制。