基于PWM的智能无线LED调色系统的设计与实现

1、引言

LED是一种固态的半导体器件，当两端加上正向电压时，根据不同的固体半导体发光材料，LED可以直接发出红、蓝、绿、黄等不同的颜色。LED因具有体积小、重量轻、寿命长、驱动电压较低、光效率高、能耗小、安全、可靠耐用等优点，应用范围越来越广泛。

本文采用红、绿、蓝三组LED灯，依据色彩合成的三基色原理，采用PWM脉宽调制技术，设计了一种可以实现多种颜色变换的LED调色系统。该调色系统由触摸屏彩灯控制器和LED三基色彩灯组成，两者之间通过NRF24L01无线射频模块进行通讯，从而实现短距离的无线控制LED彩灯，实现LED彩灯亮度色彩的变换，从而起到增添室内气氛、调节心情的作用。

2、LED调色原理

三基色是指红、绿、蓝三色，人眼对红、绿、蓝最为敏感，常见的多数颜色都是按照红、绿、蓝三种基本色以不同的比例混合产生的；同样的原理，常见的绝大多数单色光也能够分解成红、绿、蓝三种基本色光，这就是色度学的最基本原理，即三基色原理。

根据LED灯的发光原理，一定的直流电压或脉冲电压加在LED灯上，能使其正常发光，要改变LED灯的亮度，可通过改变直流电流大小或调节脉冲的占空比来实现，若要同时调节多路LED光源的亮度，进而调节LED光源的颜色，还需要具有三路以上PWM功能的单片机同时进行三路（三基色）LED灯的亮度的调节，继而利用光的三基色合成原理，改变三基色光中各基色的光强度，实现对LED灯的颜色的调节，同时，通过对LED灯发光周期的控制，实现LED灯亮度和色彩的周期变换。

图1 色度三角形

3、系统总体设计

该调色系统主要由触摸屏无线控制器（主控模块）和LED三基色彩灯（受控模块）两部分组成，两者之间通过NRF24L01无线射频模块进行通讯，实现短距离的无线控制LED彩灯的色彩变化，其系统结构框图如图2所示：

图2  系统框图