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LED的電流， 另一種是脈寬調制(pu lse w idthmodu lat ion， PWM ) 控制LED的點亮時間。一般而言， 除紅色LED隨電流的增大亮度會達到飽和外， 其他LED的亮度會隨工作電流的增大而增大。通過控制流過LED的工作電流， 可以在較大范圍內對LED亮度進行控制。但電流的控制不易于用軟件實現， 故不適用于數字控制，而PWM方式能很方便地用軟件實現， 故在數字電路中有著廣泛的應用。

　　根據塔爾波特(TaL bot) 定律

　　式中： L-為眼睛對周期變化光感覺的視覺亮度； T為周期。當亮度函數L (t) 為一常數L 時， 視覺亮度變為

　　脈寬調制方式控制LED 的亮度實際上是控制LED 的點亮的時間， 周期性的改變其在一個周期內點亮時間的長短， 從而實現LED 亮度的變化。LED 在工作狀態下， 其工作電流保持穩定， 在點亮狀態時其亮度只與LED 的本身特性有關， 而與時間無關， 故其亮度函數為一常數。LED周期性點亮和熄滅時， 其亮度滿足公式(10)。改變循環周期內LED 的點亮時間， 即可得到LED 不同的亮度級別， 稱之為不同的灰度級。在工作狀態下，連續地改變LED 在循環周期中的點亮時間， 則實現了LED 亮度灰度級的連續變化。將循環周期T等分為n 等份， 則LED 的灰度級相應地分為n級。

　　要使得LED在灰度級變化過程中， 人眼覺察不到亮度的跳變， 即沒有閃爍感， LED 的亮滅變化頻率要大于臨界頻率， 其循環周期至少不大于0. 1～ 0. 02 s。實驗證明， 當L ED 的灰度為256 級時， 紅綠藍三原色混色后無顏色的跳變， 人眼的感覺顏色是漸變的。256 級灰度對應著256 級亮度，也就對應著256 種顏色變化， 則紅綠藍三原色混色后可產生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 ， 能夠很容易地滿足臨界頻率的要求。 采用C-51 系列單片機對紅綠藍LED 進行256 級灰度控制時， 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 管進行單色控制和混色控制。要對紅綠藍三種原色進行分別控制實現24 位顏色的生成時， 可采用分段延時的控制方法實現對占空比的控制。在進行顏色混合時，三原色按一定的亮度比進行混合， 也就是按一定的灰度級進行混合， 不同的灰度級定影對應的占空比不同， 在循環周期中LED 點亮的時間不同，最低灰度級的點亮時間為t1， 中間灰度級與最低灰度級的點亮時間差為t2， 最高灰度級與中間灰度級點亮時間差為t3， 最高灰度級的熄滅時間為t4， 根據這個時間差異實現對三種顏色的LED 的控制。