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LEDのPWM制御・輝度制御

PWM制御は、時間軸で点灯/消灯のサイクルを描いたときの点灯する時間の幅、すなわち(サイクルは一定のまま)パルス幅を変えることにより、全体の中での点灯時間の比率(デューティ比)を調整、照明としての輝度を制御する仕組みのことです。

LEDのPWM制御・輝度制御

LEDは入力電圧に応じて電流が変動するため、電圧が低くなれば電流が低下し、輝度も低下します。この点だけみれば電球と似ていますが、電球では定格より低い電圧でも微弱ながら発光するのに対し、LEDでは電圧を下げても思ったような明るさに抑えることができず、点灯しなくなるだけです。こうした特性から、LED照明などで明るさを広い範囲に制御する場合には、人間の目では識別できない高いサイクルで点灯/消灯を繰り返すようにし、その各サイクルでの点灯時間の長さを変えるPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調) 制御が取り入れられています。

PWM制御は、時間軸で点灯/消灯のサイクルを描いたときの点灯する時間の幅、すなわち(サイクルは一定のまま)パルス幅を変えることにより、全体の中での点灯時間の比率(デューティ比)を調整、照明としての輝度を制御する仕組みです。LEDはオン/オフの繰り返しでも劣化しづらく、また高速で応答(電圧が加わってから点灯するまでの時間が短い)こと、LEDそのものやLEDに電力を供給する部品(トランジスタなど)を高い効率で利用でき、電気の無駄が少ないことなどから、PWM制御はLEDの輝度制御に適しているとされ、市販の調光式LED照明の多くでも、このPWM制御を使っています。もちろん、電子工作の技量があれば、PWMによるLED輝度制御回路を行うことも可能です。マイコンを使いこなせる人ならソフトウェアで容易に制御できるため、広く取り入れられているようです。

一方、PWM制御では使用する周波数に応じたノイズが発生するため、ラジオなどの受信障害を生じる場合もあります。その対策として、LEDに接続する抵抗を切り替えるなどして輝度を制御する、アナログ方式の制御を採用する場合もあります。アナログ制御では、数段階の選択式であれば部品点数を減らし回路を単純化できるというメリットもあります。

(C) nobudget LED 研究会 2014.10.03

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