可以改變波形的佔空比來控制LED發光二極管的亮度嗎?

瓶子裡的女人


改變驅動波形的佔空比可以控制發光二極管的亮度

LED的發光亮度由通過二極管的電流控制,通過的電流越大,亮度越高。我們可以通過限流電阻來控制電流,由於限流電阻是固定的,沒法做到動態改變LED的亮度。通過PWM可以實際LED無級調光。

PWM是什麼?

PWM是脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation)的英文縮寫。PWM有三個重要的參數。

週期:每個波形的時間叫做週期。

頻率:每秒鐘產生波形的個數叫做頻率。

佔空比:每個波形週期內,高電平佔的比例叫做佔空比。

PWM控制LED亮度原理

通常我們可以用三極管或者MOS來驅動LED,控制LED的亮和滅。通過PWM來驅動三極管的基極(B)時,在PWM的高電平週期,三極管導通,LED點亮;在PWM的低電平週期,三極管截止,LED熄滅,LED在PWM信號的驅動下,會不斷的亮滅亮滅。由於人的眼睛有視覺暫留性,LED高速閃動(頻率超過50Hz)時,我們的眼睛是識別不出來的,LED看起來的效果就是一直點亮,PWM的佔空比越大時,LED點亮的時間越長,LED看起來就越亮。

通過程序控制PWM的佔空比由小到大,就可以實現LED慢慢點亮的效果了。如果通過三組PWM控制紅(R)、綠(G)、藍(B)三個LED,通過不同的PWM佔空比組合,就可以混出任意的顏色和任意的亮度了。

通過PWM對LED進行無級調光是不是很有意思呢?

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通過改變波形的佔空比來控制發光二極管的亮度,是目前發光二極管最常用的調光方法,採用這種方法調光時,只要調節PWM發生器的佔空比,即可改變發光二極管的亮度。
PWM調光電路由PWM信號發生器及驅動電路兩部分組成,PWM信號發生器可以選用CD4011之類的CMOS門電路或ATtiny13這類8腳單片機產生,驅動電路可以採用三極管或專用的驅動IC構成。


上圖為PWM信號發生器的輸出波形,從圖中可以看出,PWM信號為矩形波信號,其佔空比(即脈衝寬度與週期之比)越小,輸出波形越窄,這樣通過驅動電路加到發光二極管兩端的電壓的平均值就越小,發光二極管的亮度就較弱。若佔空比為99.99%,發光二極管兩端電壓的平均值最大,此時發光二極管的亮度最高。這就是PWM的調光原理。
PWM調光在LED照明電路中很常用。上圖是一款簡單的低壓LED恆流驅動電路,圖中的PT4115是一款常用的帶有PWM調光功能的LED恆流驅動IC,其DIM端為調光端,只要在該端輸入頻率合適的PWM信號,即可調節所驅動的LED燈珠的亮度。


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可以通過PWM 來改變LED的亮度的,12C 系列的單片機應該帶了這個PWM控制器,應該很容易操作的。


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