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直流LED脉宽调制调光技术

关键词：直流LED、调光、脉宽调制(PWM)

摘要：本文主要介绍了直流电源LED的脉宽调制调光技术的原理实现，并对其技术

的优缺点进行了说明。

1、直流LED脉宽调制调光的原理

LED是一个二极管，它可以实现快速开关。它的开关速度可以高达微秒以上。是任

何发光器件所无法比拟的。因此，只要把电源改成脉冲恒流源，用转变脉冲宽度的方法，

(PWM)1

就可以转变其亮度。这种方法称为脉宽调制调光法。图表示这种脉宽调制的波

形。假如脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其工作比D(或称为孔度比)就是

ton/tpwmo转变恒流源脉冲的工作比就可以转变LED的亮度。

∣∣∣∣

D=50%D≡30%ID25%D≡12.5%D*6.25%

图I.用转变脉冲宽度的方法来转变LED的亮度

2、如何实现PWM调光

详细实现PWM调光的方法如图2所示,就是在LED的负载中入一个MOS开关管，

这LED的阳极用一个恒流源供电。然后用一个PWM信号加到MoS管的栅极，以快速

地开关这LEDo从而实现调光。也有不少恒流芯片本身就带一个PWM的接口，可以直

接接受PWM信号，再输出掌握MOS开关管。

图2.用PWM信号快速通断LED

3、脉宽调制调光的优点

1）不会产生任何色谱偏移。由于LED始终工作在满幅度电流和O之间。

2）可以有极高的调光精确度。由于脉冲波形完全可以掌握到很高的精度，所以很

简单实现万分之一的精度。

3）可以和数字掌握技术相结合来进行掌握。由于任何数字都可以很简单变换成为

一个PWM信号。

4）即使在很大范围内调光，也不会发生闪耀现象。由于不会转变恒流源的工作条

件（升压比或降压比），更不行能发生过热等问题。

4、脉宽调制调光要留意的问题

1）脉冲频率的选择由于LED是处于快速开关状态，假如工作频率很低，人眼就会

感到闪耀。为了充分采用人眼的视觉残留现象，它的工作频率应高于IOOHz,最好为

200Hz。

2）消退调光引起的啸声：虽然200Hz以上人眼无法察觉，可是始终到20kHz却都

是人耳听觉的范围。这时候就有可能会听到丝丝的声音。解决这个问题有两种方法，一

是把开关频率提高到20kHz以上，跳出人耳听觉的范围。但是频率过高也会引起一些

问题，由于各种寄生参数的影响，会使脉冲波形（前后沿）产生畸变。这就降低了调光

的精确度。另一种方法是找动身声的器件而加以处理。实际上，主要的发声器件是输出

端的陶瓷电容，由于陶瓷电容通常都是由高介电常数的陶瓷所做成，这类陶瓷都具有压

电特性。在200Hz的脉冲作用下就会产生气械振动而发声。解决的方法是采纳铜电容

来代替。不过，高耐压的铜电容很

难得到，而且价钱很贵，会增加一些成本。