LED rasvjeta se široko koristi zbog svoje učinkovitosti, izdržljivosti i dugog vijeka trajanja. Jedna od najzahtjevnijih stvari u korištenju LED dioda je kontrola njihove svjetline. Ovdje je PWM zatamnjenje relevantno. kontrola LED dioda PWM zatamnjivanje je metoda za regulaciju svjetline LED-a promjenom širine impulsa električne struje. PWM zatamnjenje postaje sve popularnije kao praktičan i efikasan metod kontrole LED svetla.
Šta je PWM zatamnjenje?
Sposobnost PWM-a da kontroliše različite uređaje u svakoj oblasti elektronike je u velikoj mjeri odgovorna za njegovu široku upotrebu u modernoj elektronskoj industriji. PWM signali se koriste za prigušivanje LED dioda, upravljanje motorima i pokretanje asortimana različite električne opreme. Dakle, koja je funkcionalnost PWM metodologije?
PWM je metoda za smanjenje prosječne isporučive snage električnog signala. Osim toga, postupak se završava uspješnim razdvajanjem signala na njegove sastavne dijelove. Što se tiče funkcionalnosti, prekidač između opterećenja i izvora može se brzo uključiti i isključiti kako bi se regulirala prosječna struja i napon koji se dovode do opterećenja.
Promjenom vremena u kojem je signal visok (ON) ili nizak (OFF), PWM omogućava širok raspon svjetline (OFF). Za razliku od analognog zatamnjivanja, koje zatamnjuje LED diode promjenom izlazne snage, PWM signal može biti ili UKLJUČEN ili ISKLJUČEN u bilo kojem trenutku, što znači da će LED diode ili dobiti puni napon ili neće imati električnu energiju (tj., davati 10V umjesto 12V za promeniti osvetljenost).
Šta je stalna redukcija struje (CCR)?
The kontinuirano smanjenje struje tehnika obezbeđuje stabilan protok struje do LED (CCR). Za razliku od PWM metode, u kojoj LED stanje varira između uključenog i isključenog, LED je stalno uključen. Ipak, možete kontrolisati svjetlinu LED-a podešavanjem ili promjenom trenutnih nivoa koristeći CCR.
Prednosti CCR metode zatamnjivanja:
- Idealno za udaljene aplikacije koje zahtijevaju velike dužine žica i stroge EMI specifikacije.
- CCR drajveri imaju veća ograničenja izlaznog napona (60 V) od PWM drajvera (24.8 V). Ove specifikacije se odnose na drajvere klase 2 koji imaju UL sertifikat za upotrebu u vlažnim i suvim okruženjima.
Nedostaci CCR metode zatamnjivanja:
- Nekonzistentno generiranje svjetla kod LED dioda pri vrlo malim strujama čini CCR metodu neprikladnom za aplikacije koje zahtijevaju zatamnjenje ispod 10% maksimalne svjetline. U zaključku, LED performanse proizvedene ovom metodom na ovim sadašnjim nivoima su ispod standarda.
- Niska pogonska struja dovodi do nedosljedne nijanse.
PWM kao signal zatamnjivanja
Hajde da proširimo naše trenutno razumevanje modulacije širine impulsa. Sada se PWM mora prepoznati kao signal.
Modulacijski signali širine impulsa sastoje se od nizova impulsa u obliku kvadrata (PWM). U talasnom obliku svakog signala postoje vrhovi i doline. Vrijeme uključivanja je kada je jačina signala visoka, dok je vrijeme isključenja kada je jačina signala slaba.
Krug duznosti
Radni ciklus je kada signal može ostati visok u konceptu zatamnjivanja. Dakle, signal ima 100% radni ciklus ako je uvijek uključen. Vrijeme uključivanja PWM signala može se podesiti. Kada je radni ciklus PWM postavljen na 50%, signal radi 50% vremena uključen i 50% isključen.
frekvencija
Frekvencija signala širine impulsa (PWM) je još jedna bitna komponenta. PWM frekvencija određuje koliko brzo PWM signal dovršava period—količinu vremena potrebnog da se signal uključi i isključi.
PWM kao izlaz LED drajvera
Kada se PWM signal konvertuje u DC napon i koristi kao LED drajver izlaz, dolazi do modulacije širine impulsa. PWM izlazni krug seče DC LED struje između uključenog i isključenog stanja na visokoj frekvenciji. Dakle, treperenje koje uzrokuje pomak u LED svjetlu je nevidljivo ljudskom oku.
Ljudi često brkaju nekoliko stvari u vezi sa razlikama između PWM izlaza i signala zatamnjivanja. Pa hajde da uzmemo u obzir nekoliko stvari.
Mehanizam proizvodi PWM signal kao digitalni signal, što ga čini dosljednim na kablu koji se može zatamniti. Nasuprot tome, drajver određuje izlaznu struju detektujući PWM radni ciklus.
PWM drajveri za zatamnjivanje na tržištu
PWM drajveri za zatamnjivanje postaju sve važniji za LED rasvjetu. Ipak, potrebno je znati da se PWM drajveri za zatamnjivanje mogu realizovati na dva različita načina, a hajde da saznamo šta su oni.
Lažno PWM zatamnjenje
Svrha metode lažnog zatamnjivanja je pretvaranje PWM ulaza u analogni kontrolni signal. Filter otpornik-kondenzator (RC) nalazi se unutar drajvera.
RC filter pretvara PWM signal u proporcionalni DC napon na osnovu radnog ciklusa. Lažno PWM zatamnjenje ima prednost što je bešumno i nema buke na izlazu jer je LED struja kontinuirana.
Ipak, ova metoda je problematična jer je preciznost loša ako je vršna vrijednost PWM-a ispod 10V. Štaviše, vrijednost otpornik-kondenzator (RC) ograničava frekvenciju PWM signala.
Pravo PWM zatamnjenje
U stvarnom PWM zatamnjivanju, LED struje se uključuju i isključuju na specificiranoj frekvenciji i radnom ciklusu. Prisustvo MCU ili mikrokontrolera u drajveru omogućava PWM signalu da detektuje vršne napone. Pravo PWM zatamnjenje podržava širi spektar PWM frekvencija.
Osnovna karakteristika PWM zatamnjivanja je njegova sposobnost da održi bijelu tačku LED izlaza. Dodatno, dozvoljen je povišeni referentni napon koji premašuje greške pomaka.
Softver za razvoj drajvera zahtijeva od korisnika da izaberu PWM mod zatamnjivanja.
Promjena radnog ciklusa (svjetlina) sa PWM
Dok se napajanje uključuje i isključuje tako brzo koristeći izlaz modulacije širine impulsa, LED diode ne trepere. Duty Cycle je termin koji se koristi za opisivanje mjerenja PWM svjetline.
Radni ciklus je proporcija vremena rada kola kada je krug UKLJUČEN. Radni ciklus je izražen u postocima, pri čemu 100 posto predstavlja najsvjetlije moguće stanje (potpuno UKLJUČENO), a niži procenti rezultiraju lošim izlazom LED svjetla.
PWM signal ima radni ciklus od 50% ako je uključen 50% vremena i isključen 50% vremena. Signal se pojavljuje kao kvadratni val, a svjetlina bi trebala biti otprilike prosječna. Kada je procenat veći od 50%, signal provodi više vremena u ON stanju nego u OFF stanju, i obrnuto kada je radni ciklus manji od 50%.
Pulsna širinska modulacija (PWM) naspram analognog zatamnjivanja LED dioda
Sa eksponencijalnim rastom LED rasvjete na tržištu, došlo je do prirodnog porasta potražnje za visoko efikasnim i precizno reguliranim LED drajverima. Kako bi se očuvala energetski efikasna strategija i fleksibilnost krajnje upotrebe LED dizajna, „pametna“ ulična svjetla, baterijske lampe i digitalni znakovi, između ostalog, zahtijevaju precizno kontrolirane struje i, u mnogim slučajevima, funkciju zatamnjivanja.
PWM Dimming
Sa modulacijom širine impulsa (PWM) zatamnjivanjem, LED struja se trenutno uključuje i isključuje. Da bi se spriječio efekat treperenja, frekvencija uključivanja/isključivanja mora biti brža od one koju ljudsko oko može uočiti (obično preko 100Hz). PWM zatamnjenje se može implementirati na različite načine:
- Korištenje PWM signala za direktnu promjenu napona.
- Putem tranzistora otvorenog kolektora
- Mikrokontrolerom.
Prosječna struja LED diode jednaka je zbiru njene ukupne nazivne struje i radnog ciklusa zatamnjivanja. Projektant također mora uzeti u obzir kašnjenja u gašenju i pokretanju izlaznog pretvarača, što nameće ograničenja na frekvenciju PWM zatamnjenja i opseg radnog ciklusa.
Analog Dimming
Podešavanje nivoa LED struje se naziva analogno zatamnjivanje. Ovo se može postići upotrebom vanjskog DC upravljačkog napona ili otpornog zatamnjivanja. Uprkos činjenici da analogno zatamnjenje sada omogućava podešavanje nivoa, temperatura boje može da se promeni. Analogno zatamnjenje se ne preporučuje za aplikacije u kojima je nijansa LED diode bitna.
Pogledajmo primarne razlike između PWM i analognog zatamnjivanja
| PWM Dimming | Analog Dimming |
| Osvetljenost se podešava modulacijom vršne struje u drajveru | Svjetlina se podešava promjenom istosmjerne struje koja ide na LED |
| Nema pomaka boje | Moguća promjena boje kako se LED struja mijenja |
| Mogući problemi sa strujnim udarom | Nema udarne struje za uređaj |
| Ograničenja frekvencije i mogući problemi s frekvencijom | Nema problema sa frekvencijom |
| Vrlo linearna promjena svjetline | Linearnost svjetline nije tako dobra |
| Niža optička do električna efikasnost | Veća optička i električna efikasnost (>lumena po potrošenom vatu) |
Hardverska razmatranja za PWM
PWM zatamnjenje zahtijeva određena razmatranja prilikom razvoja sistema (ili PC ploče).
Drajver je obično neophodan sa LED diodama tipa pozadinskog osvetljenja zbog trenutnog nivoa. Digitalni izlaz, kao onaj iz mikrokontrolera, ne može se koristiti za direktno upravljanje.
Tranzistor tipa FET (Field-Effect Transistor) jednostavnog logičkog nivoa obično se koristi kao pokretač u različitim aplikacijama. Otpornik na kapiji se mora koristiti za prebacivanje FET-a za kontrolu struje gejta, a otpornik je neophodan ako se želi ograničenje struje. Pobrinite se da potražite odgovarajuće napone i struje pokretanja pozadinskog osvjetljenja na tablici sa podacima za LCD.
LED drajver sa prekidačkim tipom može pokretati LED pozadinsko osvetljenje pri većim strujama i efikasnije. Ovi drajveri su složeniji, a specijalizirana IC često upravlja funkcijom prebacivanja. PWM ulaz na nekoliko IC-a je dizajniran izričito za aplikacije zatamnjivanja.
Ako se koristi mikrokontroler, treba voditi računa o povezivanju na izlazni pin koji podržava PWM (tajmer/brojač) izlaz ako se PWM koristi kao hardverska funkcija.
PWM – Razmatranje firmvera/softvera
PWM zatamnjenje zahtijeva posebna razmatranja dizajna sistema (ili PC ploče).
Zbog velike struje, LED diode tipa pozadinskog osvjetljenja obično zahtijevaju drajver. Digitalni izlazi, poput onih iz mikrokontrolera, ne mogu se koristiti za direktan pogon.
Obično se tranzistor tipa FET (Field-Effect Transistor) jednostavnog logičkog nivoa koristi kao pokretač u raznim aplikacijama. Prebacivanje FET-a za regulaciju struje gejta zahtijeva otpornik na kapiji, a otpornik je potreban ako se želi ograničavanje struje. Provjerite tablicu sa podacima o LCD-u za ispravne napone i struje pokretanja pozadinskog osvjetljenja.
LED drajver sa prekidačkim tipom može efikasnije pokretati LED pozadinsko osvetljenje i sa većim strujama. Ovi drajveri su složeniji, a funkcijom prebacivanja često upravlja specijalizovani IC. Nekoliko IC-ovih PWM ulaza je razvijeno posebno za aplikacije zatamnjivanja.
Ako se PWM koristi kao hardverska funkcija, treba obratiti pažnju na povezivanje na izlazni pin koji podržava PWM (tajmer/brojač) izlaz na mikrokontroleru.
PWM funkcionalnost i aplikacije
Kada se periodi uključivanja i isključivanja prekidača pomjeraju jedno u odnosu na drugo, količina električne energije koja se isporučuje opterećenju raste. Kao što se i očekivalo, ova vrsta kontrole nudi mnoge prednosti.
PWM uparen sa praćenjem tačke maksimalne snage, ili MPPT, jedan je od primarnih načina za smanjenje izlazne snage solarnog panela kako bi se baterijama olakšala upotreba.
PWM je, s druge strane, idealan za napajanje inercijalne opreme, kao što su motori, jer ovo jedinstveno prebacivanje ima manje utjecaja na njih. Zbog linearne veze između funkcionisanja LED dioda i ulaznog napona, ovo vrijedi i za LED diode.
Osim toga, frekvencija PWM prebacivanja ne smije imati utjecaja na opterećenje, a rezultirajući talasni oblik mora biti dovoljno gladak da ga opterećenje prepozna.
Ovisno o uređaju i njegovoj funkciji, frekvencija uključivanja napajanja obično će značajno varirati. Električni rasponi, kompjuterska napajanja i audio pojačala zahtijevaju brzinu prebacivanja u rasponu desetina ili stotina kiloherca.
Još jedna ključna prednost usvajanja PWM-a je nevjerovatno mali gubitak energije u komutacijskim uređajima. Kada je prekidač isključen, struja ne teče kroz njega. Osim toga, kada je prekidač uključen i šalje struju svom opterećenju, na njemu dolazi do zanemarljivog pada napona.
Vezani članci
Sve što trebate znati o DMX512 kontroli
Sve što trebate znati o Triac Dimming za LED diode
Kako prigušiti svjetla LED trake
Kako odabrati pravo LED napajanje
DMX vs. DALI kontrola rasvjete: koju odabrati?
Ultimativni vodič za zatamnjivanje od 0-10V
Pitanja i odgovori
rezime
PWM zatamnjenje je jednostavna i jeftina metoda podešavanja svjetline LED svjetala. PWM zatamnjenje ima različite prednosti u odnosu na analogno zatamnjenje, uključujući veću ekonomičnost energije, precizniju kontrolu i duži životni vijek. Međutim, to predstavlja nekoliko problema, kao što su mogući EMI i potreba za visokofrekventnim prekidačkim krugovima. Međutim, PWM zatamnjivanje je važna tehnika za regulaciju LED svjetala, a njena budućnost se čini obećavajućom.
LEDYi proizvodi visokokvalitetne LED trake i LED neon flex. Svi naši proizvodi prolaze kroz visokotehnološke laboratorije kako bi osigurali najviši kvalitet. Osim toga, nudimo prilagodljive opcije za naše LED trake i neon flex. Dakle, za premium LED traku i LED neon flex, kontaktirajte LEDYi ŠTO JE PRIJE MOGUĆE!
