專利名稱：一種利用占空比控制發(fā)光二極管亮度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制發(fā)光二極管(LED)亮度的方法，尤其涉及一種利用占空比控制發(fā)光二極管亮度的方法。
背景技術(shù)：
一般的發(fā)光二極管有兩種狀態(tài)開和關(guān)，分別對應(yīng)LED的亮和滅。圖1表示傳統(tǒng)的用于控制發(fā)光二極管點(diǎn)亮操作的控制信號(hào)波形。在該圖中控制信號(hào)在t 1時(shí)刻變?yōu)楦唠娖?，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；一直到t2時(shí)刻才變回低電平，發(fā)光二極管熄滅。通常，發(fā)光二極管的點(diǎn)亮操作和熄滅操作是肉眼可見的，發(fā)光二極管維持“亮”狀態(tài)或“滅”狀態(tài)的時(shí)間單位通常是以秒為數(shù)量級(jí)的。在一些實(shí)際線路設(shè)計(jì)中，發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流或驅(qū)動(dòng)電壓為固定不變的，這樣發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r的亮度也是固定不可變的。然而，在一些場合下，要求單個(gè)發(fā)光二極管具有兩種以上的狀態(tài)。例如，用作輔助光源時(shí)，人們希望LED的亮度根據(jù)具體的環(huán)境情況是可調(diào)的以獲得最佳效果。另外，利用傳統(tǒng)的控制方法在三色LED指示燈中只能生成數(shù)量很有限的顏色。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是針對上面提到的發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r亮度不可變的問題提供一種控制發(fā)光二極管亮度的方法。
基于人眼對景物的“視覺暫留”效應(yīng)，即在景物消失后還能在視網(wǎng)膜上保持一定的時(shí)間，得到了本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想利用具有適當(dāng)頻率的信號(hào)控制發(fā)光二極管使其僅在該信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的部分時(shí)間處于“亮”狀態(tài)而在該周期內(nèi)的其余時(shí)間處于“滅”狀態(tài)以使該發(fā)光二極管在人眼看來一直處于“亮”狀態(tài)，并通過控制發(fā)光二極管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在該信號(hào)周期內(nèi)所占的比例來調(diào)整其亮度。
基于以上設(shè)計(jì)思想，提供了一種利用占空比控制發(fā)光二極管(LED)亮度的方法，該方法利用控制信號(hào)控制發(fā)光二極管的“亮”和“滅”，所述控制信號(hào)使發(fā)光二極管僅在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的部分時(shí)間處于“亮”狀態(tài)而在所述一個(gè)周期內(nèi)的其余時(shí)間處于“滅”狀態(tài)，并通過控制發(fā)光二極管的占空比來控制所述發(fā)光二極管的亮度，其中所述發(fā)光二極管的占空比是所述發(fā)光二極管在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在所述周期中所占的比例。
優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的頻率為100Hz～1MHz。
優(yōu)選地，所述控制信號(hào)是脈沖，所述通過控制發(fā)光二極管的占空比來控制所述發(fā)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(fā)光二極管的亮度。
優(yōu)選地，所述脈沖的頻率為100Hz～1MHz。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種控制發(fā)光二極管(LED)亮度的裝置，包括控制裝置，該控制裝置產(chǎn)生占空比可調(diào)的控制信號(hào)以控制發(fā)光二極管的占空比從而控制所述發(fā)光二極管的亮度，其中所述發(fā)光二極管的占空比是所述發(fā)光二極管在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在所述周期中所占的比例。
優(yōu)選地，所述控制信號(hào)是脈沖。
優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的頻率為100Hz～1MHz。
本發(fā)明的有益效果是一、可以使單個(gè)發(fā)光二極管提供所需的多個(gè)等級(jí)的亮度，同時(shí)可以通過選擇控制信號(hào)的合適頻率使人眼感覺不到明顯的閃爍現(xiàn)象；二、可以有效地節(jié)省相應(yīng)的元器件。


通過附圖結(jié)合對實(shí)施方式的詳細(xì)描述能夠更加清楚地了解本發(fā)明的內(nèi)容。其中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、一般用于控制LED點(diǎn)亮操作的控制信號(hào)波形示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的、利用脈沖的占空比控制發(fā)光二極管亮度的控制信號(hào)示意圖；圖3是圖2中控制信號(hào)的脈沖部分放大后的波形示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例的用于產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)的電路示意圖；和圖5是一種用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的輔助裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的利用脈沖的占空比控制發(fā)光二極管亮度的控制信號(hào)波形。從t1時(shí)刻開始，控制信號(hào)從低電平變?yōu)橐阅骋活l率變化的脈沖，LED點(diǎn)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(shí)刻，控制信號(hào)從脈沖變?yōu)榈碗娖?，LED熄滅。
圖3示出了圖2中控制信號(hào)的脈沖部分放大后的波形。在每個(gè)周期T內(nèi)，高電平的時(shí)間為H，低電平的時(shí)間為L，所以脈沖的占空比可以表示為H/(H+L)。當(dāng)占空比為0時(shí)，波形為低電平；當(dāng)占空比為1時(shí)，波形為高電平。在發(fā)光二極管處于“亮”狀態(tài)時(shí)，通過調(diào)節(jié)該占空比就可以調(diào)節(jié)LED的亮度當(dāng)占空比為0時(shí)，LED熄滅；當(dāng)占空比為1時(shí)，LED達(dá)到最亮的狀態(tài)；當(dāng)占空比在0和1之間變化時(shí)，LED的亮度也隨著變化。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例的用于產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)的電路。例如，在實(shí)際應(yīng)用中，需要占空比具有16級(jí)可調(diào)，為此可設(shè)計(jì)一種電路如圖4所示。圖4中的計(jì)數(shù)器根據(jù)輸入時(shí)鐘信號(hào)CP以該時(shí)鐘周期為間隔產(chǎn)生連續(xù)增加的二進(jìn)制數(shù)Q(Q3Q2Q1Q0)，當(dāng)Q增加到預(yù)先設(shè)定的值D(D3D2D1D0)時(shí)變回0，重新從0開始連續(xù)增加；如此周而復(fù)始。圖4中的比較器通過對其兩個(gè)輸入端A(A3A2A1A0)和B(B3B2B1B0)的值進(jìn)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(yù)先設(shè)定的值B進(jìn)行比較，如果計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)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(shí)施例中，將D設(shè)為15，即二進(jìn)制數(shù)1111。通過配置B的值，可以得到具有不同占空比的脈沖。
假設(shè)要得到占空比為0的波形，就可以將B設(shè)為0，即二進(jìn)制數(shù)0000。這樣，計(jì)數(shù)器依次產(chǎn)生0，1，2，3，4，…，15的時(shí)候，比較器輸出(output)一直為0，然后周而復(fù)始。經(jīng)分析可以知道，比較器輸出(output)的波形占空比為0；假設(shè)要得到占空比為1/16的波形，就可以將B設(shè)為1，即二進(jìn)制數(shù)0001。這樣，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生0的時(shí)候，比較器輸出(output)為1，接下來計(jì)數(shù)器依次產(chǎn)生1，2，3，4，…，15的時(shí)候，比較器輸出(output)為0，然后周而復(fù)始。經(jīng)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(shè)要得到占空比為2/16的波形，就可以將B設(shè)為2，即二進(jìn)制數(shù)0010。這樣，計(jì)數(shù)器依次產(chǎn)生0，1的時(shí)候，比較器輸出(output)為1，接下來計(jì)數(shù)器產(chǎn)生2，3，4，…，15的時(shí)候，比較器輸出(output)為0。然后周而復(fù)始。經(jīng)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(shè)為3，可以得到占空比為3/16的脈沖波形；將B設(shè)為4，可以得到占空比為4/16的脈沖波形；……；將B設(shè)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(fā)光二極管就可以得到16種亮度。
另外，在該特定實(shí)施例中，輸出的脈沖頻率為時(shí)鐘信號(hào)CP頻率的1/16，假設(shè)想得到100KHz的輸出脈沖，輸入的CP頻率就應(yīng)為1.6MHz；假設(shè)想得到1MHz的輸出脈沖，輸入的CP頻率就應(yīng)為16MHz。
有的發(fā)光二極管可以直接由控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)；在發(fā)光二極管不能由控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的情況下，可以利用輔助裝置來驅(qū)動(dòng)。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(jù)具體要求，可以設(shè)置三極管的偏置電壓等。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于各種場合。
例如，圖2所示的控制信號(hào)可用于一種手機(jī)拍照輔助光源中的白光LED。例如，將控制脈沖的頻率設(shè)為1MHz，初始狀態(tài)下的LED占空比設(shè)為100％。在拍照時(shí)，根據(jù)環(huán)境照明的強(qiáng)弱，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)LED脈沖的占空比以獲得亮度適當(dāng)?shù)恼掌?。如果環(huán)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(chǎn)生隨音樂變化的七彩燈。將每種單色LED控制信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為1MHz，并且將它們的占空比均設(shè)置為可單獨(dú)調(diào)節(jié)的?？紤]到實(shí)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(gè)值，這樣在同樣的三色LED基礎(chǔ)上就可以組合出更多種顏色。根據(jù)需要，脈沖的占空比可以取其它值。
權(quán)利要求
1.一種控制發(fā)光二極管(LED)亮度的方法，利用控制信號(hào)控制發(fā)光二極管的“亮”和“滅”，其特征在于，所述控制信號(hào)使發(fā)光二極管僅在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的部分時(shí)間處于“亮”狀態(tài)而在所述一個(gè)周期內(nèi)的其余時(shí)間處于“滅”狀態(tài)，并通過控制發(fā)光二極管的占空比來控制所述發(fā)光二極管的亮度，其中所述發(fā)光二極管的占空比是所述發(fā)光二極管在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在所述周期中所占的比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)的頻率為100Hz～1MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)是脈沖，所述通過控制發(fā)光二極管的占空比來控制所述發(fā)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(fā)光二極管的亮度。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述發(fā)光二極管由所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述發(fā)光二極管由輔助裝置驅(qū)動(dòng)。
7.一種控制發(fā)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(chǎn)生占空比可調(diào)的控制信號(hào)以控制發(fā)光二極管的占空比從而控制所述發(fā)光二極管的亮度，其中所述發(fā)光二極管的占空比是所述發(fā)光二極管在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在所述周期中所占的比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述控制信號(hào)是脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述控制信號(hào)的頻率為100Hz～1MHz。
10.根據(jù)權(quán)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(jì)數(shù)器和比較器，所述計(jì)數(shù)器的輸出連接到所述比較器的一個(gè)輸入端，所述計(jì)數(shù)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(gè)輸入端的預(yù)定值進(jìn)行比較。
全文摘要
一種利用占空比控制發(fā)光二極管亮度的方法，利用控制信號(hào)控制發(fā)光二極管的“亮”和“滅”，所述控制信號(hào)使發(fā)光二極管僅在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的部分時(shí)間處于“亮”狀態(tài)而在所述一個(gè)周期內(nèi)的其余時(shí)間處于“滅”狀態(tài)，并通過控制發(fā)光二極管的占空比來控制所述發(fā)光二極管的亮度，其中所述發(fā)光二極管的占空比是所述發(fā)光二極管在所述控制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)處于“亮”狀態(tài)的時(shí)間在所述周期中所占的比例。優(yōu)選地，利用頻率為100Hz～1MHz的脈沖控制發(fā)光二極管，并通過控制所述脈沖的占空比來控制發(fā)光二極管的亮度。本發(fā)明的有益效果是一、可以使單個(gè)發(fā)光二極管提供所需的多個(gè)等級(jí)的亮度；二、可以有效地節(jié)省相應(yīng)的元器件。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1658730SQ200510063068
公開日2005年8月24日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
發(fā)明者王浩, 陳東瑛 申請人:北京中星微電子有限公司