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三基色led灯珠 光谱 三基色LED灯

三基色led灯珠 光谱 三基色LED灯

三重色led灯珠光谱(三重色LED灯)

今天LED眼睛很饱,几乎所有电路板上都有至少一个状态指示器(其实发光数字管也是由多个LED构成的),各种显示器的背光灯,已经深入我们生活的各个角落LED台灯、路灯、大部分城市的夜景都用各种颜色的LED灯来装饰。

LED亮灯太简单了,只要流过一定的电流就会变亮,电流越大亮度越大,电流越小亮度越小。那么,这些灯是如何调光的(亮度控制)呢?

最容易想到的是,在许多电路板上的状态指示符中最常用的方法之一,通过串联连接电阻,可以通过改变电阻的值来改变LED的亮度,并且该调光方法被称为模拟调光。一般来说LED只要点亮灯即可,亮度的大小即串联电阻值的大小的关系不大。当然,颜色不同LED灯的前方导通电压也不同,即使达到相同亮度,也有可能因同一供电电压而串联连接的电阻值不同,所以一般不需要纠结。可以放一个330,也可以放510,也可以放1k。太暗的话电阻值会变小,太亮的话电阻值会变大。

通过串联连接不同值的电阻,可以调整电流,LED实现亮度的调整

模拟调光的最大缺点是电阻消耗功率变热,LED对电流的响应非常非线性,LED灯的亮度调整范围也比较低。

因此,在需要调光的情况下多采用PWM的方式(也称为数字调光),即在固定流过LED的电流的大小的情况下占空比能够调整的PWM脉冲反复控制LED的导通和关断-导通的情况下LED根据设定的电流值发出亮度的光在OFF的情况下LED不明亮,PWM脉冲的重复周期比人眼的视觉上暂时需要的频率高的情况下,特别是达到50Hz以上的话,一般人不会注意到LED的闪烁,所以LED不闪烁PWM通过改变脉冲的占空比,可以将LED的亮度如以下图所示改变。

PWM调光的电路

不同占空比生成不同亮度:50%的中等亮度、10%的黑暗度、90%的亮度

PWM如果改变脉冲的占空比,则能够改变LED的发光亮度

PWM调光的优点是随着PWM占空比的变化亮度非常高线性度,LED适合人们对调光精度、效率和效果的要求。PWM调光3000:1以上的调光比(以100Hz的频率)可以发生,没有明显的精度损失,LED颜色不会变化。

那么,怎样设定用于调光的PWM动作频率和分辨率比较好呢。

PWM的动作频率低于50Hz的话,一般的人会看到LED感到闪烁,当然根据人的不同眼睛可能会感觉不一样,但是也有频率不满10Hz却感觉不到差别的人。厉害的人即使达到100Hz也能看到闪烁。光源在移动或LED的亮度低时,眼睛对强度的变化很敏感,所以需要更高PWM的频率。所以那个频率比50Hz高一点比较好,但是越高越好吧。当脉冲持续时间接近导通时间时,LED不是完全导通,控制亮度的线性度变差,即使在频率较高/更短的脉冲的情况下LED也变暗,不明亮。在一定程度上增大开关频率的话,开关损失也会增大。比较适合的频率是50Hz?在数百KHz的范围内。PWM分辨率能够控制PWM脉冲占空比的精度,PWM分辨率越高,LED能够显示的“亮度”电平越高,能够减小“OFF”和LED的最低亮度的差,PWM分辨率决定完全OFF(0%)和完全开启(100%)之间能够支持的亮度“电平”。分辨率越高,所需的时序精度和处理开销越多。

用三色灯配色

已经发现,颜色配置有R、G、B三个基色,并且可以根据这三个基色以不同的比例混合其他颜色。显示时也可以通过调节空间上非常接近的3种颜色LED灯的亮度来达到“合成色”的目的,可以看到从离这3种“单色像素”很远的地方混合生成的新颜色

3种颜色以一定的比例混合的话可以得到各种各样的颜色

下图是近3种不同颜色的R、G、B LED灯。

调整各颜色的LED控制PWM的占空比,以不同亮度的比例混合颜色,可以得到必要的合成色。

3种单色LED等分别控制亮度,混合得到的颜色

FPGA芯片下方有3种颜色LED灯,工程师可以体验PWM调光的魅力。

我们的工程师经常使用MCU的PWM功能生成对应的信号。仔细阅读该MCU的数据手册和PWM相关寄存器的设置,生成所希望的PWM频率和分辨率。

在一部分MCU内部没有专用的PWM发生电路,能够通过命令控制GPIO管脚的交替变化来实现PWM的功能,当然这会影响MCU的其他任务的执行。