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LED调光台灯
作者：冉小平
家里的调光台灯在使用时发现会产生很严重的电磁干扰，使电视的画面产生很多雪花状的斑点，严重影响电视收看，后来我将这个调光台灯拆开绘出了它的原理图（如图一），原来它调光的原理是基于调整可控硅导通角来实现的，虽然这种电路简单成本也很低，但工作时将产生电源频率奇次倍的高次谐波，这些高次谐波向空中大量辐射，造成很强的电磁辐射，也会通过导线传导到其它负载，引起电源电压波形畸变并使功率因数下降。因为这些原因，所以我决定自己做一个调光台灯，为了实现较低的电源功率消耗，所以决定采用大功率LED来做。3颗3W的白光LED串联工作，采用脉冲调光的方式，用两个按键来实现100档亮度调整，并有定时关机功能，例如关掉台灯时它将在1分钟后才熄灭，这样在晚上睡觉时我就有足够的时间去躺在床上了，并用数码管指示当前的亮度等级等，关机后它会记忆当前的亮度，并在下次开机时保持这个亮度不变。另外当两个按键同时按下时用来设定自动关机时间，他的作用在于有时我们忘记关灯时，它将在我们设定的时间内自动睡眠，以达到省电的目的。
先讲一下占空比的概念与脉冲调光的原理：如图二所示的脉冲电压，高电平的保持时时间（Ton）为20us，低电平的保持时间（Toff）为180us，高电平与低电平保持的总时间为（Ts）200us，我们通常叫Ts为脉冲的周期，1/Ts叫脉冲的频率，其工作频率为1÷200Us=5000Hz=5k，Ton/Ts叫占空比，以如图二为例其工作占空比为20uS÷200Us=10%。让如图三所示的脉冲电压通过一颗电阻对LED供电，当给LED通以频率为5K，占空比为50%的脉冲电流时，LED两端的脉冲电压如图四所示，脉冲电流如图五所示，这种方式流过LED的RMS电流约为2mA。我们再改为同一频率，但占空比为10%的脉冲电压给LED供电，这时LED两端的脉冲电压如图六所示，脉冲电流如图七所示，这种方式流过LED的RMS电流约为1mA。通过这两个实验我们得到一个结论，当给LED通以频率相同，但占空比不同的脉冲电压时，流过LED的RMS电流是不一样的，所以LED的亮度也发生了明显的改变，虽然LED两端流过的是脉冲电流，也就是说LED是亮一下再熄灭一下工作的，但因为人的眼睛不能辩别大约42Hz以上的频率，所以当通过LED电流的频率高于42Hz时，我们是感觉不到LED在闪动的，脉冲调光正是利用了这些原理。
电路与实现方法：因为电路要用到定时和脉冲等功能，所以决定用单片机来做，一个亮度增加按键，一个亮度减少按键，两位共阳七段数码管和一个脉冲输出端口，所以一共要用12个I/O，综合价格与功能决定用PIC16F54来做，因为它正好12个I/O，并有一个定时器。但这个单片机没有脉冲输出的功能，所以我们采用软件来实现，让一个I/O输出高电平（Ton）并保持一定时间，然后再让这个I/O输出一个低电平（Toff）并保持一定时间，并保证高电平与低电平保持时间的时间总和不变，这样如图二所示的脉冲就产生了。然后我们通过按键来调整（Ton）的时间，使流过LED的RMS电流发生改变达到调整亮度的目的。因为是用软件来产生PWM，所以要获得较高的PWM振荡频率，我们选用20M的晶振。那么在PIC执行一条指令所花的时间是1/(20/4)=0.2US。我们先写一个延迟函数，如下，
[ 本帖最后由 toby 于 2008-12-28 16:11 编辑 ] | 
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发表于 2008-12-28 15:41
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