Ο φωτισμός LED χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της αποτελεσματικότητας, της ανθεκτικότητας και της μεγάλης διάρκειας ζωής του. Ένα από τα πιο δύσκολα πράγματα σχετικά με τη χρήση των LED είναι ο έλεγχος της φωτεινότητάς τους. Εδώ, το PWM dimming είναι σχετικό. έλεγχος των λυχνιών LED Το PWM dimming είναι μια μέθοδος για τη ρύθμιση της φωτεινότητας των LED αλλάζοντας το πλάτος παλμού του ηλεκτρικού ρεύματος. Το PWM dimming γίνεται όλο και πιο δημοφιλές ως πρακτική και αποτελεσματική μέθοδος ελέγχου των φώτων LED.

Τι είναι το dimming PWM;

Η ικανότητα του PWM να ελέγχει μια ποικιλία συσκευών σε κάθε τομέα των ηλεκτρονικών είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνη για την ευρεία χρήση του στη σύγχρονη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Τα σήματα PWM χρησιμοποιούνται για τη μείωση της φωτεινότητας των LED, τον έλεγχο των κινητήρων και τη λειτουργία μιας ποικιλίας διαφορετικού ηλεκτρικού εξοπλισμού. Επομένως, ποια είναι η λειτουργικότητα της μεθοδολογίας PWM;

PWM είναι μια μέθοδος για τη μείωση της μέσης παραδοτέας ισχύος ενός ηλεκτρικού σήματος. Επιπλέον, η διαδικασία ολοκληρώνεται με επιτυχή διαχωρισμό του σήματος στα συστατικά μέρη του. Όσον αφορά τη λειτουργικότητα, ο διακόπτης μεταξύ του φορτίου και της πηγής μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί γρήγορα για να ρυθμίσει το μέσο ρεύμα και την τάση που παρέχεται στο φορτίο.

Μεταβάλλοντας το χρόνο που το σήμα είναι υψηλό (ON) ή χαμηλό (OFF), το PWM επιτρέπει ένα ευρύ φάσμα φωτεινότητας (OFF). Σε αντίθεση με το αναλογικό dimming, το οποίο μειώνει τα LED αλλάζοντας την ισχύ εξόδου, το σήμα PWM μπορεί είτε να είναι ON είτε OFF ανά πάσα στιγμή, πράγμα που σημαίνει ότι οι λυχνίες LED είτε θα έχουν την πλήρη τάση είτε δεν θα τροφοδοτούν ηλεκτρισμό (δηλ., παρέχουν 10V αντί για 12V σε αλλαγή φωτεινότητας).

Τι είναι η μείωση σταθερού ρεύματος (CCR);

Η συνεχής μείωση ρεύματος Η τεχνική παρέχει σταθερή ροή ρεύματος στο LED (CCR). Σε αντίθεση με τη μέθοδο PWM, στην οποία η κατάσταση LED κυμαίνεται μεταξύ ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, η λυχνία LED είναι συνεχώς αναμμένη. Ωστόσο, μπορείτε να ελέγξετε τη φωτεινότητα του LED προσαρμόζοντας ή αλλάζοντας τα τρέχοντα επίπεδα χρησιμοποιώντας CCR.

Πλεονεκτήματα της μεθόδου CCR Dimming:

• Ιδανικό για απομακρυσμένες εφαρμογές που απαιτούν μεγάλα μήκη καλωδίων και αυστηρές προδιαγραφές EMI.
• Τα προγράμματα οδήγησης CCR έχουν υψηλότερους περιορισμούς τάσης εξόδου (60 V) από τα προγράμματα οδήγησης PWM (24.8 V). Αυτές οι προδιαγραφές ισχύουν για προγράμματα οδήγησης Κλάσης 2 που διαθέτουν πιστοποίηση UL για χρήση τόσο σε υγρό όσο και σε ξηρό περιβάλλον.

Μειονεκτήματα της μεθόδου CCR Dimming:

• Η ασυνεπής παραγωγή φωτός των LED σε πολύ χαμηλά ρεύματα καθιστά τη μέθοδο CCR ακατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν μείωση της φωτεινότητας κάτω από το 10% της μέγιστης φωτεινότητας. Συμπερασματικά, η απόδοση LED που παράγεται με αυτή τη μέθοδο σε αυτά τα σημερινά επίπεδα είναι κατώτερη.
• Το χαμηλό ρεύμα οδήγησης οδηγεί σε ασυνεπή απόχρωση.

Το PWM ως σήμα μείωσης της έντασης

Ας επεκταθούμε στην τρέχουσα κατανόησή μας για τη διαμόρφωση εύρους παλμού. Τώρα, το PWM πρέπει να αναγνωριστεί ως σήμα.

Τα σήματα διαμόρφωσης εύρους παλμού αποτελούνται από ακολουθίες παλμών σε σχήμα τετραγώνου κύματος (PWM). Υπάρχουν κορυφές και κοιλάδες στην κυματομορφή κάθε σήματος. Ο χρόνος ενεργοποίησης είναι όταν η ισχύς του σήματος είναι υψηλή, ενώ ο χρόνος εκτός λειτουργίας είναι όταν η ισχύς του σήματος είναι χαμηλή.

Κύκλος

Ο κύκλος λειτουργίας είναι όταν το σήμα μπορεί να παραμείνει ψηλά στην έννοια του dimming. Επομένως, το σήμα έχει κύκλο λειτουργίας 100% εάν είναι πάντα αναμμένο. Η ώρα ενεργοποίησης του σήματος PWM μπορεί να ρυθμιστεί. Όταν ο κύκλος λειτουργίας PWM έχει ρυθμιστεί στο 50%, το σήμα εκτελείται το 50% του χρόνου ενεργό και το 50% απενεργοποιημένο.

Συχνότητα

Η συχνότητα σήματος διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) είναι ένα άλλο βασικό στοιχείο. Η συχνότητα PWM καθορίζει πόσο γρήγορα μια περίοδος - ο χρόνος που χρειάζεται για να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί το σήμα - ολοκληρώνεται από το σήμα PWM.

PWM ως έξοδος οδηγού LED

Όταν το σήμα PWM μετατρέπεται σε τάση DC και χρησιμοποιείται ως Πρόγραμμα οδήγησης LED έξοδος, λαμβάνει χώρα διαμόρφωση πλάτους παλμού. Το κύκλωμα εξόδου PWM κόβει τα ρεύματα DC LED μεταξύ των καταστάσεων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης σε υψηλή συχνότητα. Ως εκ τούτου, το τρεμόπαιγμα που προκαλεί μια μετατόπιση στην έξοδο φωτός LED είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

Οι άνθρωποι συχνά συγχέουν μερικά πράγματα σχετικά με τις διακρίσεις μεταξύ της εξόδου PWM και του σήματος μείωσης της φωτεινότητας. Ας σημειώσουμε λοιπόν μερικά πράγματα.

Ο μηχανισμός παράγει ένα σήμα PWM ως ψηφιακό σήμα, το οποίο τον κάνει συνεπή στο καλώδιο με δυνατότητα ρύθμισης ρύθμισης. Αντίθετα, ο οδηγός καθορίζει το ρεύμα εξόδου ανιχνεύοντας τον κύκλο λειτουργίας PWM.

PWM Dimming Drivers στην αγορά

Τα προγράμματα οδήγησης PWM dimming γίνονται ολοένα και πιο σημαντικά για τον φωτισμό LED. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε ότι τα προγράμματα οδήγησης PWM dimming μπορεί να πραγματοποιηθούν με δύο διαφορετικούς τρόπους και ας μάθουμε τι είναι.

Fake PWM Dimming

Ο σκοπός της ψεύτικης μεθόδου dimming είναι να μετατρέψει τις εισόδους PWM σε αναλογικό σήμα ελέγχου. Ένα φίλτρο αντίστασης-πυκνωτή (RC) βρίσκεται μέσα στον οδηγό.

Το φίλτρο RC μετατρέπει το σήμα PWM σε μια αναλογική τάση DC με βάση τον κύκλο λειτουργίας. Η ψεύτικη ρύθμιση φωτισμού PWM έχει το πλεονέκτημα ότι είναι αθόρυβος και δεν υπάρχει θόρυβος στην έξοδο επειδή το ρεύμα LED είναι συνεχές.

Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι προβληματική, καθώς η ακρίβεια είναι κακή εάν η τιμή κορυφής του PWM είναι κάτω από 10 V. Επιπλέον, η τιμή αντίστασης-πυκνωτή (RC) περιορίζει τη συχνότητα του σήματος PWM.

Πραγματικό PWM Dimming

Στο πραγματικό PWM dimming, τα ρεύματα LED ανάβουν και σβήνουν στην καθορισμένη συχνότητα και κύκλο λειτουργίας. Η παρουσία του MCU ή του μικροελεγκτή στον οδηγό επιτρέπει στο σήμα PWM να ανιχνεύει τις μέγιστες τάσεις. Το πραγματικό PWM dimming υποστηρίζει ένα ευρύτερο φάσμα συχνοτήτων PWM.

Ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό του PWM dimming είναι η ικανότητά του να διατηρεί το λευκό σημείο της εξόδου LED. Επιπλέον, επιτρέπεται ένα αυξημένο επίπεδο τάσης αναφοράς που υπερβαίνει τα σφάλματα μετατόπισης.

Το λογισμικό ανάπτυξης προγραμμάτων οδήγησης απαιτεί από τους χρήστες να επιλέξουν τη λειτουργία μείωσης φωτισμού PWM.

Αλλαγή του κύκλου λειτουργίας (φωτεινότητα) με PWM

Ενώ η τροφοδοσία ενεργοποιείται και απενεργοποιείται τόσο γρήγορα χρησιμοποιώντας την έξοδο διαμόρφωσης πλάτους παλμού, τα LED δεν τρεμοπαίζουν. Το Duty Cycle είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη μέτρηση της φωτεινότητας PWM.

Ο κύκλος λειτουργίας είναι η αναλογία του χρόνου εκτέλεσης του κυκλώματος που είναι ενεργοποιημένο. Ο κύκλος λειτουργίας εκφράζεται ως ποσοστό, με το 100 τοις εκατό να αντιπροσωπεύει την πιο φωτεινή εφικτή κατάσταση (πλήρως ON) και τα χαμηλότερα ποσοστά με αποτέλεσμα την κακή απόδοση φωτός LED.

Το σήμα PWM έχει κύκλο λειτουργίας 50% εάν είναι ενεργοποιημένο το 50% του χρόνου και απενεργοποιημένο το 50% του χρόνου. Το σήμα εμφανίζεται ως τετράγωνο κύμα και η φωτεινότητα των φώτων πρέπει να είναι περίπου μέση. Όταν το ποσοστό είναι μεγαλύτερο από 50%, το σήμα περνά περισσότερο χρόνο στην κατάσταση ON παρά στην κατάσταση OFF και αντίστροφα όταν ο κύκλος λειτουργίας είναι μικρότερος από 50%.

Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) έναντι αναλογικού φωτισμού των LED

Με την εκθετική ανάπτυξη του φωτισμού LED στην αγορά, υπήρξε μια φυσική αύξηση της ζήτησης για υψηλής απόδοσης και με ακρίβεια ρυθμιζόμενα προγράμματα οδήγησης LED. Για να διατηρηθεί η ενεργειακά αποδοτική στρατηγική και η ευελιξία τελικής χρήσης του σχεδιασμού LED, τα «έξυπνα» φώτα του δρόμου, οι φακοί και οι ψηφιακές πινακίδες, μεταξύ άλλων χρήσεων, απαιτούν επακριβώς ελεγχόμενα ρεύματα και, σε πολλές περιπτώσεις, λειτουργία μείωσης της έντασης.

PWM Dimming 

Με τη ρύθμιση του πλάτους παλμού (PWM) που μειώνεται, το ρεύμα LED ανάβει και σβήνει στιγμιαία. Για να αποφευχθεί το φαινόμενο τρεμοπαίσματος, η συχνότητα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης πρέπει να είναι ταχύτερη από αυτή που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι (συνήθως πάνω από 100 Hz). Το PWM dimming μπορεί να εφαρμοστεί με μια ποικιλία μεθόδων:

• Χρήση σήματος PWM για άμεση αλλαγή τάσης.
• Μέσω τρανζίστορ ανοιχτού συλλέκτη
• Με μικροελεγκτή.

Το μέσο ρεύμα ενός LED είναι ίσο με το άθροισμα του συνολικού ονομαστικού ρεύματός του και του κύκλου λειτουργίας του φωτισμού. Ο σχεδιαστής πρέπει επίσης να λάβει υπόψη τις καθυστερήσεις στο κλείσιμο και την εκκίνηση της εξόδου του μετατροπέα, οι οποίες επιβάλλουν περιορισμούς στη συχνότητα μείωσης της έντασης PWM και στο εύρος του κύκλου λειτουργίας.

Αναλογικό Dimming 

Η ρύθμιση της στάθμης ρεύματος των LED αναφέρεται ως αναλογική μείωση της φωτεινότητας. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με χρήση εξωτερικής τάσης ελέγχου DC ή αντίστασης μείωσης της φωτεινότητας. Παρά το γεγονός ότι η αναλογική ρύθμιση φωτεινότητας επιτρέπει πλέον τη ρύθμιση της στάθμης, η θερμοκρασία χρώματος μπορεί να μετατοπιστεί. Η αναλογική μείωση της φωτεινότητας δεν συνιστάται για εφαρμογές όπου η απόχρωση του LED είναι απαραίτητη.

Ας ρίξουμε μια ματιά στις κύριες διαφορές μεταξύ PWM και αναλογικού φωτισμού

Θέματα υλικού για το PWM

Η μείωση του φωτισμού PWM απαιτεί ορισμένες σκέψεις κατά την ανάπτυξη του συστήματος (ή της πλακέτας υπολογιστή).

Ένα πρόγραμμα οδήγησης είναι συνήθως απαραίτητο με LED τύπου οπίσθιου φωτισμού λόγω του τρέχοντος επιπέδου. Μια ψηφιακή έξοδος, όπως αυτή ενός μικροελεγκτή, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απευθείας οδήγηση.

Ένα απλό τρανζίστορ λογικού επιπέδου FET (Field-Effect Transistor) τύπου τρανζίστορ χρησιμοποιείται συνήθως ως οδηγός σε διάφορες εφαρμογές. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια αντίσταση στην πύλη για την εναλλαγή του FET για τον έλεγχο του ρεύματος της πύλης και μια αντίσταση είναι απαραίτητη εάν επιθυμείτε τον περιορισμό ρεύματος. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αναζητήσει τις σωστές τάσεις και ρεύματα οδήγησης οπίσθιου φωτισμού στο φύλλο δεδομένων LCD.

Ένα πρόγραμμα οδήγησης LED τύπου μεταγωγής μπορεί να οδηγεί τον οπίσθιο φωτισμό LED σε υψηλότερα ρεύματα και πιο αποτελεσματικά. Αυτά τα προγράμματα οδήγησης είναι πιο περίπλοκα και ένας ειδικός IC χειρίζεται συχνά τη λειτουργία μεταγωγής. Η είσοδος PWM σε πολλά IC έχει σχεδιαστεί ρητά για εφαρμογές μείωσης της φωτεινότητας.

Εάν χρησιμοποιείται μικροελεγκτής, θα πρέπει να ληφθεί μέριμνα για τη σύνδεση σε μια ακίδα εξόδου που υποστηρίζει έξοδο PWM (χρονομετρητής/μετρητής), εάν το PWM χρησιμοποιείται ως λειτουργία υλικού.

PWM – Θέματα υλικολογισμικού/λογισμικού

Η μείωση της έντασης του φωτός PWM απαιτεί συγκεκριμένα ζητήματα σχεδιασμού συστήματος (ή πλακέτας υπολογιστή).

Επειδή για το υψηλό ρεύμα, τα LED τύπου οπίσθιου φωτισμού απαιτούν συνήθως ένα πρόγραμμα οδήγησης. Οι ψηφιακές έξοδοι, όπως αυτές από μικροελεγκτές, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την άμεση οδήγησή του.

Συνήθως, ένα τρανζίστορ τύπου FET (Field-Effect Transistor) απλού λογικού επιπέδου χρησιμοποιείται ως οδηγός σε διάφορες εφαρμογές. Η εναλλαγή του FET για τη ρύθμιση του ρεύματος πύλης απαιτεί μια αντίσταση στην πύλη και μια αντίσταση απαιτείται εάν επιθυμείτε περιορισμό ρεύματος. Ελέγξτε το φύλλο δεδομένων LCD για τις σωστές τάσεις και ρεύματα οδήγησης οπίσθιου φωτισμού.

Ένα πρόγραμμα οδήγησης LED τύπου μεταγωγής μπορεί να οδηγεί τον οπίσθιο φωτισμό LED πιο αποτελεσματικά και σε μεγαλύτερα ρεύματα. Αυτά τα προγράμματα οδήγησης είναι πιο περίπλοκα και η λειτουργία μεταγωγής αντιμετωπίζεται συχνά από εξειδικευμένο IC. Οι είσοδοι PWM πολλών IC έχουν αναπτυχθεί ειδικά για εφαρμογές μείωσης της φωτεινότητας.

Εάν το PWM χρησιμοποιείται ως λειτουργία υλικού, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη σύνδεση σε μια ακίδα εξόδου που υποστηρίζει έξοδο PWM (χρονόμετρο/μετρητή) σε μικροελεγκτή.

Λειτουργικότητα και εφαρμογές PWM

Όταν οι περίοδοι ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του διακόπτη μετατοπίζονται μεταξύ τους, η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται στο φορτίο αυξάνεται. Όπως αναμενόταν, αυτός ο τύπος ελέγχου προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα.

Το PWM σε συνδυασμό με την παρακολούθηση σημείου μέγιστης ισχύος, ή MPPT, είναι ένας από τους κύριους τρόπους για τη μείωση της παραγωγής ηλιακού πάνελ ώστε να διευκολύνεται η χρήση του από μια μπαταρία.

Το PWM, από την άλλη πλευρά, είναι ιδανικό για την τροφοδοσία αδρανειακού εξοπλισμού, όπως κινητήρες, επειδή αυτή η μοναδική μεταγωγή έχει μικρότερη επίδραση σε αυτούς. Λόγω της γραμμικής σύνδεσης μεταξύ της λειτουργίας των LED και της τάσης εισόδου, αυτό ισχύει και για τα LED.

Επιπλέον, η συχνότητα μεταγωγής PWM δεν πρέπει να έχει καμία επίδραση στο φορτίο και η προκύπτουσα κυματομορφή πρέπει να είναι αρκετά ομαλή ώστε να αναγνωρίζεται το φορτίο.

Ανάλογα με τη συσκευή και τη λειτουργία της, η συχνότητα μεταγωγής του τροφοδοτικού θα ποικίλλει συνήθως σημαντικά. Οι ηλεκτρικές περιοχές, τα τροφοδοτικά υπολογιστών και οι ενισχυτές ήχου απαιτούν ταχύτητες μεταγωγής στην περιοχή δεκάδων ή εκατοντάδων kilohertz.

Ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα της υιοθέτησης του PWM είναι η απίστευτα χαμηλή απώλεια ισχύος στις συσκευές μεταγωγής. Όταν ένας διακόπτης είναι απενεργοποιημένος, δεν διέρχεται ρεύμα από αυτόν. Επιπλέον, όταν ένας διακόπτης είναι ενεργοποιημένος και στέλνει ηλεκτρισμό στο φορτίο του, υπάρχει μια αμελητέα πτώση τάσης σε αυτόν.

Σχετικά άρθρα

Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το DMX512 Control

Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το Triac Dimming για LED

Πώς να μειώσετε τα φώτα λωρίδας LED

Πώς να επιλέξετε το σωστό τροφοδοτικό LED

Έλεγχος φωτισμού DMX εναντίον DALI: Ποιο να διαλέξετε;

Ο απόλυτος οδηγός για μείωση της έντασης 0-10 V

FAQs

Χαρακτηριστικά

Το PWM dimming είναι μια απλή και φθηνή μέθοδος ρύθμισης της φωτεινότητας των φώτων LED. Το PWM dimming έχει διάφορα πλεονεκτήματα σε σχέση με το αναλογικό dimming, συμπεριλαμβανομένης της υψηλότερης οικονομίας ενέργειας, πιο ακριβούς ελέγχου και μεγαλύτερης διάρκειας ζωής. Παρουσιάζει, ωστόσο, πολλά ζητήματα, όπως το πιθανό EMI και την ανάγκη για κυκλώματα μεταγωγής υψηλής συχνότητας. Ωστόσο, το PWM dimming είναι μια σημαντική τεχνική για τη ρύθμιση των φώτων LED και το μέλλον του φαίνεται πολλά υποσχόμενο.

Η LEDYi κατασκευάζει υψηλής ποιότητας Λωρίδες LED και flex νέον LED. Όλα τα προϊόντα μας περνούν από εργαστήρια υψηλής τεχνολογίας για να διασφαλιστεί η μέγιστη ποιότητα. Επιπλέον, προσφέρουμε προσαρμόσιμες επιλογές στις λωρίδες LED και στο νέον flex μας. Έτσι, για premium λωρίδες LED και LED νέον flex, επικοινωνήστε με το LEDYi ΑΜΕΣΩΣ!