一種基于PWM的LED遙控調(diào)光控制設計

王 寧，馬 貞，田壯壯

(黃河科技學院，河南鄭州 450000)

一種基于PWM的LED遙控調(diào)光控制設計

王 寧，馬 貞，田壯壯

(黃河科技學院，河南鄭州 450000)

LED因具備調(diào)光功能使其在各種領域的應用日益廣泛，PWM調(diào)光方法具有效率高，電流控制精準，不會產(chǎn)生色譜偏移等特點而常用于LED調(diào)光.文章給出了一種基于PWM的遙控調(diào)光設計方法，并給出了遙控發(fā)射、接收電路圖和部分控制程序源代碼.

LED;調(diào)光技術;PWM;遙控

LED即發(fā)光二極管，是一種能夠將電能直接轉化為光能的半導體發(fā)光器件，是一種新型固態(tài)光源［1］.與其他光源相比，LED具有壽命長、亮度高、色彩豐富、易于調(diào)光調(diào)色、響應時間短、節(jié)能、無汞環(huán)保、防震、維護方便等優(yōu)點.因而在信息顯示、交通信號燈、背光源、汽車用燈、半導體照明等方面獲得了廣泛應用，被視為未來綠色照明的發(fā)展方向，成為近年來研究的熱點［2］.

對光源發(fā)光強度的控制通常稱為調(diào)光.傳統(tǒng)的光源，如白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈、鹵素燈等都很不容易實現(xiàn)調(diào)光或根本無法調(diào)光，很多情況下既不方便又浪費電能.而便于調(diào)光正是LED一個很大的優(yōu)點，LED的調(diào)光范圍理論上可以達到0%～100%.

LED驅動器目前主流的調(diào)光方法主要有模擬調(diào)光和PWM調(diào)光2種.模擬調(diào)光是直接調(diào)節(jié)流過LED的電流來改變其亮度，但這種方法很難實現(xiàn)精確控制，而且在改變亮度的同時也會改變LED的光譜和色溫;PWM調(diào)光法采用脈沖恒流源，通過改變脈沖寬度從而改變其亮度，LED的發(fā)光強度與PWM信號的占空比成正比，所以改變占空比就可以改變LED的亮度.通過PWM調(diào)光可以精確地控制LED的亮度，并且不會產(chǎn)生任何色譜偏移［3］.

由于LED處于開關狀態(tài)，因此PWM調(diào)光脈沖頻率應當高于200 Hz，可以選擇200～1 000 Hz，頻率太低人眼會感到閃爍，頻率太高會導致調(diào)光范圍過窄［4］.現(xiàn)在有不少LED恒流驅動芯片本身就帶有PWM接口，可以直接接受PWM信號，實現(xiàn)調(diào)光很方便.采用PWM調(diào)光時，可以在開關里安裝一個簡單的PWM發(fā)生器，然后利用電位器來控制PWM的占空比，從而實現(xiàn)調(diào)光.

考慮到某些情況下利用固定電位器調(diào)光不太方便，筆者設計了一種基于PWM的遙控調(diào)光控制電路，使調(diào)光更加方便、靈活.該遙控電路可以應用在室內(nèi)LED照明燈具的亮度調(diào)節(jié)，對殘障人士、老年人等行動不方便的人尤其有幫助.另外也可以很方便地對LED大屏幕顯示器、交通信號燈、景觀照明等進行亮度控制.電路中用到的都是一些常見的電子器件，比較容易得到，成本也不高.

1 電路及控制設計原理

1.1 遙控發(fā)射電路

圖1 遙控發(fā)射電路

1.2 遙控接收電路

接收電路如圖2所示，主要由4塊集成電路構成.其中IC4的型號是KX5005，是1塊內(nèi)含射頻接收放大、解調(diào)、譯碼的集成模塊［6］，與發(fā)射電路中的發(fā)射模塊IC3 KX5010配合使用，完成編碼的發(fā)射接收.IC5的型號是74LS138，是1塊三線八線譯碼集成電路，輸出低電平有效［5］.IC6的型號是CC4068，是1塊八輸入與門集成電路.IC7的型號是AT89C51，是1 塊單片機［7］.IC4 的輸出端 A，B，C 分別與IC5的輸入端A0，A1，A2相連.IC5的輸出端Y0～Y7(15～9、7引腳)一方面分別與單片機的P2.0～P2.7端連接，另一方面與IC6的八輸入端相連.IC6的輸出端接單片機的外部中斷①(P3.3).一定占空比的PWM信號由P1.0端輸出，可以接LED恒流驅動器的PWM端口.

圖2 遙控接收電路

1.3 工作原理

在發(fā)射電路中，當無鍵被按下時，IC1的數(shù)據(jù)輸入端均為高電平，則由內(nèi)部程序控制從單片機IC7 AT89C51的P1.0輸出高電平，相當于占空比為100%的PWM信號.單片機的程序流程如圖3所示.

圖3 程序流程圖

2 控制程序

下面給出用匯編語言編寫的程序.由于幾種情況程序編寫的相似性，這里只詳細給出初始部分及輸出占空比10%，20%，60%，70%，90%方波部分和結束部分的程序.

3 結語

LED由于具有壽命長，功耗低及色彩可控等方面的優(yōu)勢，使其在LCD背光源、電子告示牌、交通信號燈、室內(nèi)照明、建筑照明、汽車照明、景觀照明、以及大屏幕顯示器等方面顯示出越來越廣泛的應用前景和發(fā)展?jié)摿?，這類應用大部分要求其具備調(diào)光功能.LED具有優(yōu)異的調(diào)光性能，調(diào)光最好采用PWM調(diào)光，因為這種方法既精確，又不會產(chǎn)生任何色譜偏移.筆者設計的一種基于PWM的遙控調(diào)光控制電路，可以使LED調(diào)光更加方便、靈活，并經(jīng)過多次實驗改進和驗證，設計可以達到預期效果.

［1］呂強，劉金龍.淺析一種LED調(diào)光方式［J］.照明工程學報，2010，21(增刊):82 －84.

［2］王蔚，賈文超.LED照明調(diào)光裝置設計與實現(xiàn)［J］.照明工程學報，2010，21(2):74 －75.

［3］U we Kopp.高亮度 LED調(diào)光技術［J］.國外電子元器件，2008(2):64－67.

［4］陳永真，陳之勃.實用LED驅動電路的設計詳解［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2010.

［5］余孟嘗.數(shù)字電子技術基礎簡明教程［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［6］孫余凱，吳鳴山，項綺明，等.電子電路快速識圖技巧［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009.

［7］劉雪雪，趙良法.單片機原理及實踐［M］.北京:高等教育出版社，2006.

A Remote Dimming Control Design of LED Based on PWM

WANG Ning，MA Zhen，TIAN Zhuang-zhuang
(HuangHe Science and Technology College，Zhengzhou 450000，China)

The applications of Light Emitting Diodes(LED)are becoming more prevalent in various fields.Since the dimming is required on many occasions，LED dimming technique will be widely used.PWM dimming is more efficient，accurate，and won＇t produce any chromatographic migration for LED.In this paper，a kind of remote dimming control design method of LED based on PWM is presented.Diagram of transmitting and receiving，parts of the control program source code are given.

LED;dimming technique;PWM;remote control

1002－5634(2012)03－0125－04

2012－03－05

王 寧(1985—)，男，河南新鄉(xiāng)人，助教，主要從事物理電子方面的研究.

(責任編輯:蔡洪濤)