專利名稱：一種利用占空比控制發光二極管亮度的方法
技術領域：
本發明涉及一種控制發光二極管(LED)亮度的方法，尤其涉及一種利用占空比控制發光二極管亮度的方法。
背景技術：
一般的發光二極管有兩種狀態開和關，分別對應LED的亮和滅。圖1表示傳統的用于控制發光二極管點亮操作的控制信號波形。在該圖中控制信號在t 1時刻變為高電平，發光二極管點亮；一直到t2時刻才變回低電平，發光二極管熄滅。通常，發光二極管的點亮操作和熄滅操作是肉眼可見的，發光二極管維持“亮”狀態或“滅”狀態的時間單位通常是以秒為數量級的。在一些實際線路設計中，發光二極管的驅動電流或驅動電壓為固定不變的，這樣發光二極管點亮時的亮度也是固定不可變的。然而，在一些場合下，要求單個發光二極管具有兩種以上的狀態。例如，用作輔助光源時，人們希望LED的亮度根據具體的環境情況是可調的以獲得最佳效果。另外，利用傳統的控制方法在三色LED指示燈中只能生成數量很有限的顏色。
發明內容
因此，本發明的目的是針對上面提到的發光二極管點亮時亮度不可變的問題提供一種控制發光二極管亮度的方法。
基于人眼對景物的“視覺暫留”效應，即在景物消失后還能在視網膜上保持一定的時間，得到了本發明的設計思想利用具有適當頻率的信號控制發光二極管使其僅在該信號的一個周期內的部分時間處于“亮”狀態而在該周期內的其余時間處于“滅”狀態以使該發光二極管在人眼看來一直處于“亮”狀態，并通過控制發光二極管在一個信號周期內處于“亮”狀態的時間在該信號周期內所占的比例來調整其亮度。
基于以上設計思想，提供了一種利用占空比控制發光二極管(LED)亮度的方法，該方法利用控制信號控制發光二極管的“亮”和“滅”，所述控制信號使發光二極管僅在所述控制信號的一個周期內的部分時間處于“亮”狀態而在所述一個周期內的其余時間處于“滅”狀態，并通過控制發光二極管的占空比來控制所述發光二極管的亮度，其中所述發光二極管的占空比是所述發光二極管在所述控制信號的一個周期內處于“亮”狀態的時間在所述周期中所占的比例。
優選地，所述控制信號的頻率為100Hz～1MHz。
優選地，所述控制信號是脈沖，所述通過控制發光二極管的占空比來控制所述發光二極管的亮度包括通過控制所述脈沖的占空比來控制所述發光二極管的亮度。
優選地，所述脈沖的頻率為100Hz～1MHz。
根據本發明，提供了一種控制發光二極管(LED)亮度的裝置，包括控制裝置，該控制裝置產生占空比可調的控制信號以控制發光二極管的占空比從而控制所述發光二極管的亮度，其中所述發光二極管的占空比是所述發光二極管在所述控制信號的一個周期內處于“亮”狀態的時間在所述周期中所占的比例。
優選地，所述控制信號是脈沖。
優選地，所述控制信號的頻率為100Hz～1MHz。
本發明的有益效果是一、可以使單個發光二極管提供所需的多個等級的亮度，同時可以通過選擇控制信號的合適頻率使人眼感覺不到明顯的閃爍現象；二、可以有效地節省相應的元器件。
通過附圖結合對實施方式的詳細描述能夠更加清楚地了解本發明的內容。其中圖1是根據現有技術的、一般用于控制LED點亮操作的控制信號波形示意圖；圖2是根據本發明的、利用脈沖的占空比控制發光二極管亮度的控制信號示意圖；圖3是圖2中控制信號的脈沖部分放大后的波形示意圖；圖4是根據本發明的一個特定實施例的用于產生脈沖控制信號的電路示意圖；和圖5是一種用于驅動發光二極管的輔助裝置示意圖。
具體實施例方式
圖2示出了一個根據本發明的利用脈沖的占空比控制發光二極管亮度的控制信號波形。從t1時刻開始，控制信號從低電平變為以某一頻率變化的脈沖，LED點亮。該脈沖的頻率較高，一般為100Hz～1MHz，這樣從視覺效果上將感覺不到明顯的閃爍。到t2時刻，控制信號從脈沖變為低電平，LED熄滅。
圖3示出了圖2中控制信號的脈沖部分放大后的波形。在每個周期T內，高電平的時間為H，低電平的時間為L，所以脈沖的占空比可以表示為H/(H+L)。當占空比為0時，波形為低電平；當占空比為1時，波形為高電平。在發光二極管處于“亮”狀態時，通過調節該占空比就可以調節LED的亮度當占空比為0時，LED熄滅；當占空比為1時，LED達到最亮的狀態；當占空比在0和1之間變化時，LED的亮度也隨著變化。
圖4示出了根據本發明的一個特定實施例的用于產生脈沖控制信號的電路。例如，在實際應用中，需要占空比具有16級可調，為此可設計一種電路如圖4所示。圖4中的計數器根據輸入時鐘信號CP以該時鐘周期為間隔產生連續增加的二進制數Q(Q3Q2Q1Q0)，當Q增加到預先設定的值D(D3D2D1D0)時變回0，重新從0開始連續增加；如此周而復始。圖4中的比較器通過對其兩個輸入端A(A3A2A1A0)和B(B3B2B1B0)的值進行比較，輸出1(高電平)或0(低電平)。若A小于B，則比較器輸出1，否則輸出0。將Q送到比較器中與預先設定的值B進行比較，如果計數器輸出的數Q小于B，則比較器輸出1(高電平)，否則輸出為0(低電平)。在本實施例中，將D設為15，即二進制數1111。通過配置B的值，可以得到具有不同占空比的脈沖。
假設要得到占空比為0的波形，就可以將B設為0，即二進制數0000。這樣，計數器依次產生0，1，2，3，4，…，15的時候，比較器輸出(output)一直為0，然后周而復始。經分析可以知道，比較器輸出(output)的波形占空比為0；假設要得到占空比為1/16的波形，就可以將B設為1，即二進制數0001。這樣，計數器產生0的時候，比較器輸出(output)為1，接下來計數器依次產生1，2，3，4，…，15的時候，比較器輸出(output)為0，然后周而復始。經分析可以知道，比較器輸出(output)的波形占空比恰好為1/16；假設要得到占空比為2/16的波形，就可以將B設為2，即二進制數0010。這樣，計數器依次產生0，1的時候，比較器輸出(output)為1，接下來計數器產生2，3，4，…，15的時候，比較器輸出(output)為0。然后周而復始。經分析可以知道，比較器輸出(output)的波形占空比恰好為2/16；依次類推，將B設為3，可以得到占空比為3/16的脈沖波形；將B設為4，可以得到占空比為4/16的脈沖波形；……；將B設為15，可以得到占空比為15/16的脈沖波形；在其它條件相同的情況下，利用占空比分別為0，1/16，2/16，3/16，…，15/16的脈沖來控制發光二極管就可以得到16種亮度。
另外，在該特定實施例中，輸出的脈沖頻率為時鐘信號CP頻率的1/16，假設想得到100KHz的輸出脈沖，輸入的CP頻率就應為1.6MHz；假設想得到1MHz的輸出脈沖，輸入的CP頻率就應為16MHz。
有的發光二極管可以直接由控制信號驅動；在發光二極管不能由控制信號驅動的情況下，可以利用輔助裝置來驅動。輔助裝置可以是，例如，如圖5所示的電路，其中示出了一種包括三極管和電阻的輔助裝置，根據具體要求，可以設置三極管的偏置電壓等。
根據本發明的方法可以用于各種場合。
例如，圖2所示的控制信號可用于一種手機拍照輔助光源中的白光LED。例如，將控制脈沖的頻率設為1MHz，初始狀態下的LED占空比設為100％。在拍照時，根據環境照明的強弱，可以適當調節LED脈沖的占空比以獲得亮度適當的照片。如果環境照明比較亮，例如，可以將脈沖占空比減到50％或更低。
在一種三色LED中，例如，該三色LED可以用來產生隨音樂變化的七彩燈。將每種單色LED控制信號的脈沖頻率設為1MHz，并且將它們的占空比均設置為可單獨調節的。考慮到實際視覺效果，例如，每種單色LED的脈沖占空比可以分別為0、25％、50％、75％和100％中的某個值，這樣在同樣的三色LED基礎上就可以組合出更多種顏色。根據需要，脈沖的占空比可以取其它值。
權利要求
1.一種控制發光二極管(LED)亮度的方法，利用控制信號控制發光二極管的“亮”和“滅”，其特征在于，所述控制信號使發光二極管僅在所述控制信號的一個周期內的部分時間處于“亮”狀態而在所述一個周期內的其余時間處于“滅”狀態，并通過控制發光二極管的占空比來控制所述發光二極管的亮度，其中所述發光二極管的占空比是所述發光二極管在所述控制信號的一個周期內處于“亮”狀態的時間在所述周期中所占的比例。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號的頻率為100Hz～1MHz。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號是脈沖，所述通過控制發光二極管的占空比來控制所述發光二極管的亮度包括通過控制所述脈沖的占空比來控制所述發光二極管的亮度。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述脈沖的頻率為100Hz～1MHz。
5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述發光二極管由所述控制信號驅動。
6.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述發光二極管由輔助裝置驅動。
7.一種控制發光二極管(LED)亮度的裝置，其特征在于，包括控制裝置，該控制裝置產生占空比可調的控制信號以控制發光二極管的占空比從而控制所述發光二極管的亮度，其中所述發光二極管的占空比是所述發光二極管在所述控制信號的一個周期內處于“亮”狀態的時間在所述周期中所占的比例。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述控制信號是脈沖。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述控制信號的頻率為100Hz～1MHz。
10.根據權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括計數器和比較器，所述計數器的輸出連接到所述比較器的一個輸入端，所述計數器的所述輸出的值被輸入所述比較器中以與所述比較器的另一個輸入端的預定值進行比較。
全文摘要
一種利用占空比控制發光二極管亮度的方法，利用控制信號控制發光二極管的“亮”和“滅”，所述控制信號使發光二極管僅在所述控制信號的一個周期內的部分時間處于“亮”狀態而在所述一個周期內的其余時間處于“滅”狀態，并通過控制發光二極管的占空比來控制所述發光二極管的亮度，其中所述發光二極管的占空比是所述發光二極管在所述控制信號的一個周期內處于“亮”狀態的時間在所述周期中所占的比例。優選地，利用頻率為100Hz～1MHz的脈沖控制發光二極管，并通過控制所述脈沖的占空比來控制發光二極管的亮度。本發明的有益效果是一、可以使單個發光二極管提供所需的多個等級的亮度；二、可以有效地節省相應的元器件。
文檔編號H05B37/02GK1658730SQ200510063068
公開日2005年8月24日 申請日期2005年4月5日 優先權日2005年4月5日
發明者王浩, 陳東瑛 申請人:北京中星微電子有限公司