La il·luminació LED s'utilitza àmpliament per la seva eficàcia, durabilitat i llarga vida útil. Una de les coses més complicades de l'ús dels LED és controlar-ne la brillantor. Aquí, la regulació PWM és rellevant. control dels LED La regulació PWM és un mètode per regular la brillantor del LED modificant l'amplada del pols del corrent elèctric. La regulació PWM és cada cop més popular com a mètode pràctic i eficaç per controlar les llums LED.
Què és l'atenuació PWM?
La capacitat de PWM per controlar una varietat de dispositius en cada camp de l'electrònica és en gran part responsable del seu ús generalitzat a la indústria electrònica moderna. Els senyals PWM s'utilitzen per atenuar els LED, controlar motors i fer funcionar una varietat d'equips elèctrics diferents. Per tant, quina és la funcionalitat de la metodologia PWM?
PWM és un mètode per reduir la potència lliurable mitjana d'un senyal elèctric. A més, el procediment es completa separant amb èxit el senyal en les seves parts constitutives. Pel que fa a la funcionalitat, l'interruptor entre la càrrega i la font es pot activar i apagar ràpidament per regular el corrent i la tensió mitjans subministrats a la càrrega.
En variar la quantitat de temps en què el senyal és alt (ON) o baix (OFF), PWM permet una àmplia gamma de brillantor (OFF). A diferència de l'atenuació analògica, que atenua els LED alterant la potència de sortida, el senyal PWM pot estar encès o apagat en qualsevol moment, el que significa que els LED obtindran tota la tensió o no hi haurà electricitat (és a dir, proporcionant 10 V en lloc de 12 V per alterar la brillantor).
Què és la reducció de corrent constant (CCR)?
La reducció contínua de corrent La tècnica proporciona un flux de corrent constant al LED (CCR). A diferència del mètode PWM, en què l'estat del LED oscil·la entre encès i apagat, el LED està constantment encès. Tanmateix, podeu controlar la brillantor del LED ajustant o canviant els nivells actuals mitjançant CCR.
Avantatges del mètode de regulació CCR:
- Ideal per a aplicacions remotes que requereixen llargs cables i especificacions EMI estrictes.
- Els controladors CCR tenen restriccions de voltatge de sortida més altes (60 V) que els controladors PWM (24.8 V). Aquestes especificacions s'apliquen als controladors de classe 2 que tenen la certificació UL per utilitzar-los tant en ambients humits com secs.
Desavantatges del mètode d'atenuació CCR:
- La generació de llum inconsistent dels LED a corrents molt baixes fa que el mètode CCR sigui inadequat per a aplicacions que requereixen una regulació per sota del 10% de la brillantor màxima. En conclusió, el rendiment del LED produït per aquest mètode en aquests nivells actuals és inferior.
- El baix corrent de conducció condueix a una tonalitat inconsistent.
PWM com a senyal d'atenuació
Ampliem la nostra comprensió actual de la modulació d'amplada de pols. Ara, el PWM s'ha de reconèixer com a senyal.
Els senyals de modulació d'amplada de pols consisteixen en seqüències de polsos en forma d'ona quadrada (PWM). Hi ha pics i valls en la forma d'ona de cada senyal. El temps d'encesa és quan la intensitat del senyal és alta, mentre que el temps d'apagat és quan la força del senyal és baixa.
Cicle de treball
El cicle de treball és quan el senyal pot romandre alt en el concepte d'atenuació. Per tant, el senyal té un cicle de treball del 100% si està sempre encès. El temps d'encesa del senyal PWM es pot ajustar. Quan el cicle de treball PWM s'estableix al 50%, el senyal s'activa el 50% del temps i s'apaga el 50%.
Freqüència
La freqüència del senyal de modulació d'amplada de pols (PWM) és un altre component essencial. La freqüència PWM determina la rapidesa amb què el senyal PWM completa un període (la quantitat de temps que triga a encendre i apagar el senyal).
PWM com a sortida del controlador LED
Quan el senyal PWM es converteix en una tensió de CC i s'utilitza com a Controlador LED sortida, es produeix una modulació d'amplada de pols. El circuit de sortida PWM talla els corrents LED de CC entre els estats d'encesa i apagat a una freqüència alta. Per tant, el parpelleig que provoca un canvi en la sortida de llum LED és invisible per a l'ull humà.
La gent sovint confon algunes coses sobre les distincions entre la sortida PWM i el senyal d'atenuació. Així que anem a prendre nota d'algunes coses.
El mecanisme produeix un senyal PWM com a senyal digital, cosa que el fa consistent en el cable regulable. En canvi, el controlador determina el corrent de sortida detectant el cicle de treball PWM.
Controladors de regulació PWM al mercat
Els controladors d'atenuació PWM són cada cop més crucials per a la il·luminació LED. No obstant això, cal saber que els controladors d'atenuació PWM es poden realitzar de dues maneres diferents, i esbrinem què són.
Atenuació PWM falsa
El propòsit del mètode d'atenuació falsa és convertir les entrades PWM en un senyal de control analògic. Un filtre resistor-condensador (RC) resideix dins del controlador.
El filtre RC converteix el senyal PWM en una tensió de CC proporcional en funció del cicle de treball. L'atenuació PWM falsa té l'avantatge de ser silenciosa i no hi ha soroll a la sortida perquè el corrent LED és continu.
No obstant això, aquest mètode és problemàtic, ja que la precisió és pobra si el valor màxim del PWM és inferior a 10 V. A més, el valor del resistor-condensador (RC) limita la freqüència del senyal PWM.
Atenuació PWM real
En l'atenuació PWM real, els corrents LED s'encenen i s'apaguen a la freqüència i el cicle de treball especificats. La presència de l'MCU o microcontrolador al controlador permet que el senyal PWM detecti les tensions punta. La regulació PWM real admet un espectre més ampli de freqüències PWM.
Una característica fonamental de la regulació PWM és la seva capacitat per mantenir el punt blanc de la sortida LED. A més, es permet un nivell de tensió de referència elevat que superi els errors de compensació.
El programari de desenvolupament de controladors requereix que els usuaris escullin el mode d'atenuació PWM.
Alteració del cicle de treball (brillantor) amb PWM
Mentre que el subministrament s'encén i s'apaga tan ràpidament utilitzant la sortida de modulació d'amplada de pols, els LED no parpellegen. El cicle de treball és el terme utilitzat per descriure la mesura de la brillantor PWM.
El cicle de treball és la proporció del temps d'execució del circuit que està ON. El cicle de treball s'expressa com a percentatge, amb un 100 per cent que representa la condició més brillant possible (totalment encès) i percentatges més baixos que donen lloc a una baixa sortida de llum LED.
El senyal PWM té un cicle de treball del 50% si està encès el 50% del temps i apagat el 50% del temps. El senyal apareix com una ona quadrada i la brillantor de les llums hauria de ser aproximadament mitjana. Quan el percentatge és superior al 50%, el senyal passa més temps en l'estat ON que en l'estat OFF, i viceversa quan el cicle de treball és inferior al 50%.
Modulació d'amplada de pols (PWM) vs. atenuació analògica dels LED
Amb el creixement exponencial de la il·luminació LED al mercat, hi ha hagut un augment natural de la demanda de controladors LED altament eficients i regulats amb precisió. Per preservar l'estratègia d'eficiència energètica i la flexibilitat d'ús final del disseny LED, els fanals, les llanternes i els rètols digitals "intel·ligents", entre d'altres usos, requereixen corrents controlades amb precisió i, en molts casos, funcionalitat d'atenuació.
PWM atenuació
Amb l'atenuació de la modulació d'amplada de pols (PWM), el corrent LED s'activa i s'apaga momentàniament. Per evitar un efecte de parpelleig, la freqüència d'encesa/apagada ha de ser més ràpida del que l'ull humà pot percebre (normalment més de 100 Hz). La regulació PWM es pot implementar mitjançant diversos mètodes:
- Utilitzant un senyal PWM per canviar la tensió directament.
- A través d'un transistor de col·lector obert
- Per un microcontrolador.
El corrent mitjà d'un LED és igual a la suma del seu corrent nominal total i el seu cicle de treball d'atenuació. El dissenyador també ha de tenir en compte els retards en l'aturada i l'inici de la sortida del convertidor, que imposen limitacions a la freqüència d'atenuació PWM i al rang de cicle de treball.
Atenuació analògica
L'ajust del nivell de corrent del LED s'anomena atenuació analògica. L'ús d'una tensió de control de CC externa o una regulació resistiva pot aconseguir-ho. Malgrat que l'atenuació analògica ara permet ajustar el nivell, la temperatura del color pot canviar. No es recomana l'atenuació analògica per a aplicacions on la tonalitat del LED és essencial.
Fem una ullada a les diferències principals entre PWM i atenuació analògica
| PWM atenuació | Atenuació analògica |
| La brillantor s'ajusta modulant el corrent màxim del controlador | La brillantor s'ajusta canviant el DC que va al LED |
| Sense canvi de color | Possible canvi de color a mesura que canvia el corrent del LED |
| Possibles problemes d'entrada actual | Sense corrent d'entrada al dispositiu |
| Limitacions de freqüència i possibles problemes de freqüència | Sense problemes de freqüència |
| Canvi molt lineal de brillantor | La linealitat de la brillantor no és tan bona |
| Menor eficiència òptica a elèctrica | Major eficiència òptica a elèctrica (> lumens per watt consumit) |
Consideracions de maquinari per a PWM
La regulació PWM requereix certes consideracions a l'hora de desenvolupar el sistema (o la placa de PC).
Normalment es necessita un controlador amb LED de retroil·luminació a causa del nivell actual. Una sortida digital, com la d'un microcontrolador, no es pot utilitzar per conduir-la directament.
Un transistor de tipus FET (Field-Effect Transistor) de nivell lògic senzill s'utilitza normalment com a controlador en diverses aplicacions. S'ha d'utilitzar una resistència a la porta per canviar el FET per controlar el corrent de la porta, i és necessària una resistència si es desitja la restricció de corrent. Assegureu-vos de buscar els voltatges i corrents de conducció de la llum de fons adequats a la fitxa de dades LCD.
Un controlador LED de tipus de commutació pot impulsar la retroil·luminació LED a corrents més alts i de manera més eficient. Aquests controladors són més complicats i un IC especialitzat sovint s'encarrega de la funció de commutació. L'entrada PWM de diversos circuits integrats està dissenyada expressament per a aplicacions d'atenuació.
Si s'utilitza un microcontrolador, s'ha de tenir cura de connectar-se a un pin de sortida que admeti la sortida PWM (temporitzador/comptador) si s'utilitza PWM com a funció de maquinari.
PWM - Consideracions de firmware/programari
La regulació PWM requereix consideracions particulars de disseny del sistema (o placa de PC).
Com que a causa del corrent elevat, els LED de retroil·luminació solen requerir un controlador. Les sortides digitals, com les dels microcontroladors, no es poden utilitzar per conduir-les directament.
Normalment, un transistor de tipus FET (Field-Effect Transistor) de nivell lògic simple s'utilitza com a controlador en una varietat d'aplicacions. La commutació del FET per regular el corrent de la porta requereix una resistència a la porta, i es necessita una resistència si es vol limitar el corrent. Comproveu el full de dades de la pantalla LCD per conèixer els voltatges i corrents de conducció correctes de la llum de fons.
Un controlador LED de tipus commutador pot conduir la retroil·luminació LED de manera més eficaç i amb corrents més grans. Aquests controladors són més complexos i la funció de commutació la gestiona sovint un IC especialitzat. Diverses entrades PWM de CI es desenvolupen específicament per a aplicacions d'atenuació.
Si s'utilitza PWM com a funció de maquinari, s'ha de prestar atenció a connectar-se a un pin de sortida que admeti la sortida PWM (temporitzador/comptador) en un microcontrolador.
Funcionalitat i aplicacions PWM
Quan els períodes d'encesa i apagat de l'interruptor es desplacen entre si, la quantitat d'electricitat subministrada a la càrrega augmenta. Com era d'esperar, aquest tipus de control ofereix molts avantatges.
PWM combinat amb el seguiment del punt de màxima potència, o MPPT, és una de les principals maneres de reduir la producció de panells solars per facilitar l'ús d'una bateria.
El PWM, en canvi, és ideal per alimentar equips inercials, com ara motors, perquè aquesta commutació única els afecta menys. A causa de l'enllaç lineal entre el funcionament dels LED i la tensió d'entrada, això també s'aplica als LED.
A més, la freqüència de commutació PWM no ha de tenir cap efecte sobre la càrrega i la forma d'ona resultant ha de ser prou suau perquè la càrrega la reconegui.
Depenent del dispositiu i de la seva funció, la freqüència de commutació de la font d'alimentació normalment variarà significativament. Les gammes elèctriques, les fonts d'alimentació d'ordinadors i els amplificadors d'àudio requereixen velocitats de commutació en el rang de desenes o centenars de kilohertz.
Un altre avantatge clau d'adoptar PWM és la pèrdua d'energia increïblement baixa en dispositius de commutació. Quan un interruptor està apagat, no hi passa corrent. A més, quan un interruptor està encès i envia electricitat a la seva càrrega, hi ha una caiguda de tensió insignificant.
Articles Relacionats
Tot el que necessiteu saber sobre el control DMX512
Tot el que necessiteu saber sobre la regulació de Triac per a LED
Com atenuar les tires de llum LED
Com triar la font d'alimentació LED adequada
Control d'il·luminació DMX vs. DALI: quin triar?
La guia definitiva per a l'atenuació de 0-10 V
Preguntes freqüents
resum
La regulació PWM és un mètode senzill i econòmic per ajustar la brillantor de les llums LED. La regulació PWM té diversos avantatges respecte a la regulació analògica, com ara una major economia d'energia, un control més precís i una vida útil més llarga. Tanmateix, presenta diversos problemes, com ara la possible EMI i la necessitat de circuits de commutació d'alta freqüència. Tanmateix, la regulació PWM és una tècnica important per regular les llums LED i el seu futur sembla prometedor.
LEDYi fabrica alta qualitat Cintes LED i flex de neó LED. Tots els nostres productes passen per laboratoris d'alta tecnologia per garantir la màxima qualitat. A més, oferim opcions personalitzables a les nostres tires LED i flex de neó. Per tant, per a la tira de LED premium i la flexió de neó LED, contacteu amb LEDYi El més aviat possible!
