在裝飾照明應(yīng)用中，可用超高亮度紅、綠、藍(lán)光LED作為光源，采用嵌入式微控制器，按占空比方式對若干只LED的發(fā)光亮度實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的數(shù)字化控制，使其產(chǎn)生全彩動(dòng)態(tài)變化效果。
1、LED的排列結(jié)構(gòu)
在這里引入了發(fā)光單元的概念，即將超高亮度紅、綠、藍(lán)光LED根據(jù)配色要求按一定比例構(gòu)成發(fā)光單元，每個(gè)發(fā)光單元至少排列有一只紅光LED、一只綠光 LED和一只藍(lán)光LED，再將若干個(gè)同種結(jié)構(gòu)的發(fā)光單元按一定形狀或圖案排列起來，形成線狀或面狀光源。在同一個(gè)發(fā)光單元中，LED應(yīng)緊密排列，這樣可使得各LED的光斑在觀賞者眼中成像重疊。相鄰發(fā)光單元的中心距應(yīng)相同，并且該中心距應(yīng)滿足下式：
D≥2×L×tan(θ/2) （1）
式中：D為相鄰發(fā)光單元的最小中心距；L為正常使用時(shí)觀看點(diǎn)與光源部位的垂直距離；θ為人眼最小分辨角。
LED在裝飾照明應(yīng)用中的控制電路可獨(dú)立控制每個(gè)發(fā)光單元中的三種發(fā)光二極管的亮度級(jí)別，也可控制每個(gè)發(fā)光單元中的紅、綠、藍(lán)三種顏色所占的比例，使每個(gè)發(fā)光單元調(diào)配出多種不同的顏色。若在同一時(shí)間內(nèi)控制不同的發(fā)光單元顯示出不同的顏色，就可使裝飾燈的整個(gè)發(fā)光部位呈現(xiàn)出色彩斑斕的效果。若將發(fā)光單元排成一定的圖案或文字形狀，則可控制燈飾產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的圖案、文字變化效果。
2、控制電路的結(jié)構(gòu)
整個(gè)電路分為嵌入式控制器電路和顯示控制電路兩部分，顯示控制電路分為三個(gè)模塊：紅色模塊、綠色模塊和藍(lán)色模塊。每個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)相同，各模塊與嵌入式微控制器的連接方式也相同。每一個(gè)模塊由若干個(gè)LED驅(qū)動(dòng)芯片級(jí)聯(lián)組成，前一級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)線與下一級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器連接。嵌入式微控制器通過信號(hào)線與模塊中各LED驅(qū)動(dòng)器相連接。每一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)芯片有若干個(gè)輸出端，每一個(gè)輸出端可根據(jù)配色需要接一只或多只LED，同一個(gè)模塊中各輸出端所接的LED顏色相同。紅、綠、藍(lán)三個(gè)模塊內(nèi)部各LED驅(qū)動(dòng)器的連接結(jié)構(gòu)以及各模塊與嵌入式微控制器的連接結(jié)構(gòu)完全相同。
3、控制原理
通過內(nèi)置于微控制器中的控制程序，由微控制器向LED驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，LED驅(qū)動(dòng)芯片根據(jù)控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的要求產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，從而對每一只 LED實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的控制。若微控制器連續(xù)地向各LED驅(qū)動(dòng)器不斷發(fā)送控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，使各LED受到連續(xù)的協(xié)調(diào)控制，可使整體燈飾產(chǎn)生各種顏色、多種變化的動(dòng)態(tài)顯示效果。整個(gè)顯示控制電路按照控制需要，分為紅、綠、藍(lán)三個(gè)控制模塊，每一個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和控制原理基本相同。
微控制器通過一條數(shù)據(jù)輸出線向LED驅(qū)動(dòng)器的串行數(shù)據(jù)輸入引腳發(fā)送串行數(shù)據(jù)，另一條數(shù)據(jù)輸出線向LED驅(qū)動(dòng)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳發(fā)送時(shí)鐘控制信號(hào)，在時(shí)鐘控制信號(hào)的作用下，串行數(shù)據(jù)在LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部移位寄存。當(dāng)接收完數(shù)據(jù)后，微控制器向LED驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)鎖存輸入引腳發(fā)出鎖存信號(hào)，使LED驅(qū)動(dòng)器鎖存已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。接著微控制器向LED驅(qū)動(dòng)器的輸出允許控制引腳發(fā)出輸出使能信號(hào)，使LED驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。由于LED驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)決定了LED驅(qū)動(dòng)引腳高低電平排列組合狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的長短，也就是LED每次點(diǎn)亮或熄滅時(shí)間的長短，因此只要通過程序令微控制器不斷改變輸出至LED 驅(qū)動(dòng)器的串行數(shù)據(jù)，并在時(shí)鐘控制信號(hào)、數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)、輸出使能信號(hào)的共同配合作用下，就能靈活控制LED的發(fā)光狀態(tài)。例如控制LED以人眼分辯不出的閃爍頻率快速亮滅，并且控制LED在每個(gè)亮滅周期內(nèi)發(fā)光時(shí)間所占的比例，就能起到控制LED發(fā)光亮度的效果。通過對每只LED發(fā)光亮度的控制，可使每只LED 產(chǎn)生256級(jí)亮度等級(jí)。對三個(gè)模塊中的各紅、綠、藍(lán)光LED同時(shí)進(jìn)行控制，且紅、綠、藍(lán)三種基色LED按不同亮度等級(jí)任意組合，即產(chǎn)生256×256× 256（16777216）種顏色效果。若將紅、綠、藍(lán)三基色LED按一定比例和一定的結(jié)構(gòu)排列起來，按這種控制方式，可顯示出各種顏色、多種圖案、文字以及其組合形成的任意動(dòng)態(tài)顯示效果。
