Creo que la ruta más fácil sería utilizar un chip PWM de tecnología lineal. Estoy pensando en el LTC6992: -
Usted elige un valor de resistencia que establece la frecuencia PWM y su entrada de control (desde su audio) alimentará la entrada MOD. Asegúrate de que tu audio esté condicionado para centrarse a 0,5 voltios, lo que permite que la señal produzca una relación de espacio de marca del 50% cuando el nivel de audio sea bajo.
También asegúrate de no entrar en situaciones de recorte cuando el nivel de audio alcance 1Vp-p; es posible que desees usar un potenciómetro para asegurarte de que no puedas saturar el chip y también verificar dos veces cuáles son las calificaciones máximas absolutas en caso de que lo hagas.
La salida es obviamente una onda cuadrada (espacio de marca modulada) a entre 0 V y 3,3 V; esto debe alimentarse a través de un circuito apropiado para impulsar el LED. No puedo dar detalles porque no conozco sus requisitos de alimentación de LED.