La iluminación LED es ampliamente utilizada debido a su eficacia, durabilidad y larga vida útil. Una de las cosas más complicadas de utilizar LED es controlar su brillo. Aquí, la atenuación de PWM es relevante. control de LEDs La atenuación PWM es un método para regular el brillo de los LEDs alterando el ancho de pulso de la corriente eléctrica. La atenuación PWM se está volviendo cada vez más popular como método práctico y efectivo para controlar las luces LED.
¿Qué es la atenuación PWM?
La capacidad de PWM para controlar una variedad de dispositivos en cada campo de la electrónica es en gran parte responsable de su uso generalizado en la industria electrónica moderna. Las señales PWM se utilizan para atenuar LED, controlar motores y hacer funcionar una variedad de diferentes equipos eléctricos. Entonces, ¿cuál es la funcionalidad de la metodología PWM?
PWM es un método para reducir la potencia entregable promedio de una señal eléctrica. Además, el procedimiento se completa separando con éxito la señal en sus partes constituyentes. En términos de funcionalidad, el interruptor entre la carga y la fuente puede encenderse y apagarse rápidamente para regular la corriente y el voltaje promedio suministrados a la carga.
Al variar la cantidad de tiempo que la señal está alta (ENCENDIDA) o baja (APAGADA), PWM permite una amplia gama de brillo (APAGADA). A diferencia de la atenuación analógica, que atenúa los LED alterando la potencia de salida, la señal PWM puede estar ENCENDIDA o APAGADA en cualquier momento, lo que significa que los LED obtendrán el voltaje completo o no recibirán electricidad (es decir, proporcionarán 10 V en lugar de 12 V para alterar el brillo).
¿Qué es la reducción de corriente constante (CCR)?
La reducción de corriente continua técnica proporciona un flujo de corriente constante al LED (CCR). A diferencia del método PWM, en el que el estado del LED fluctúa entre encendido y apagado, el LED está constantemente encendido. Sin embargo, puede controlar el brillo del LED ajustando o cambiando los niveles actuales usando CCR.
Ventajas del método de atenuación CCR:
- Ideal para aplicaciones remotas que requieren largas longitudes de cable y especificaciones estrictas de EMI.
- Los controladores CCR tienen restricciones de voltaje de salida más altas (60 V) que los controladores PWM (24.8 V). Estas especificaciones se aplican a los controladores de Clase 2 que cuentan con la certificación UL para su uso en entornos húmedos y secos.
Desventajas del método de atenuación CCR:
- La generación de luz inconsistente de los LED a corrientes muy bajas hace que el método CCR sea inapropiado para aplicaciones que requieren atenuación por debajo del 10% del brillo máximo. En conclusión, el rendimiento del LED producido por este método en estos niveles actuales es mediocre.
- La corriente de conducción baja conduce a un tono inconsistente.
PWM como señal de atenuación
Ampliemos nuestra comprensión actual de la modulación de ancho de pulso. Ahora, el PWM debe reconocerse como una señal.
Las señales de modulación de ancho de pulso consisten en secuencias de pulsos en forma de onda cuadrada (PWM). Hay picos y valles en la forma de onda de cada señal. El tiempo de encendido es cuando la intensidad de la señal es alta, mientras que el tiempo de inactividad es cuando la intensidad de la señal es baja.
Ciclo de trabajo
El ciclo de trabajo es cuando la señal puede permanecer alta en el concepto de atenuación. Por lo tanto, la señal tiene un ciclo de trabajo del 100 % si está siempre encendida. El tiempo de encendido de la señal PWM se puede ajustar. Cuando el ciclo de trabajo de PWM se establece en 50 %, la señal funciona el 50 % del tiempo encendida y el 50 % apagada.
Frecuencia
La frecuencia de la señal de modulación de ancho de pulso (PWM) es otro componente esencial. La frecuencia de PWM determina la rapidez con la que la señal de PWM completa un período (la cantidad de tiempo que tarda la señal en encenderse y apagarse).
PWM como salida de controlador LED
Cuando la señal PWM se convierte a un voltaje de CC y se utiliza como Controlador LED salida, se produce una modulación de ancho de pulso. El circuito de salida PWM corta las corrientes LED de CC entre los estados de encendido y apagado a alta frecuencia. Por lo tanto, el parpadeo que provoca un cambio en la salida de luz LED es invisible para el ojo humano.
La gente con frecuencia confunde algunas cosas con respecto a las distinciones entre la salida PWM y la señal de atenuación. Así que tomemos nota de algunas cosas.
El mecanismo produce una señal PWM como una señal digital, lo que la hace consistente en el cable regulable. Por el contrario, el controlador determina la corriente de salida detectando el ciclo de trabajo PWM.
Controladores de atenuación PWM en el mercado
Los controladores de atenuación PWM se están volviendo cada vez más cruciales para la iluminación LED. No obstante, es necesario saber que los controladores de atenuación PWM pueden realizarse de dos formas diferentes, y averigüemos cuáles son.
Atenuación PWM falsa
El propósito del método de atenuación falsa es convertir las entradas PWM en una señal de control analógica. Un filtro de resistencia-capacitor (RC) reside dentro del controlador.
El filtro RC convierte la señal PWM en un voltaje de CC proporcional basado en el ciclo de trabajo. La atenuación PWM falsa tiene la ventaja de ser silenciosa y no hay ruido en la salida porque la corriente del LED es continua.
Sin embargo, este método es problemático ya que la precisión es pobre si el valor máximo de PWM está por debajo de 10V. Además, el valor del resistor-condensador (RC) limita la frecuencia de la señal PWM.
Atenuación PWM real
En la atenuación PWM real, las corrientes de los LED se encienden y apagan según la frecuencia y el ciclo de trabajo especificados. La presencia de la MCU o microcontrolador en el controlador permite que la señal PWM detecte voltajes pico. La atenuación PWM real admite un espectro más amplio de frecuencias PWM.
Una característica fundamental de la atenuación PWM es su capacidad para mantener el punto blanco de la salida del LED. Además, se permite un nivel de voltaje de referencia elevado que exceda los errores de compensación.
El software de desarrollo del controlador requiere que los usuarios elijan el modo de atenuación PWM.
Alteración del ciclo de trabajo (brillo) con PWM
Mientras el suministro se enciende y se apaga tan rápidamente utilizando la salida de modulación de ancho de pulso, los LED no parpadean. Ciclo de trabajo es el término utilizado para describir la medición del brillo PWM.
El ciclo de trabajo es la proporción del tiempo de ejecución del circuito que está ENCENDIDO. El ciclo de trabajo se expresa como un porcentaje, donde el 100 por ciento representa la condición más brillante posible (totalmente ENCENDIDO) y los porcentajes más bajos dan como resultado una salida de luz LED deficiente.
La señal PWM tiene un ciclo de trabajo del 50 % si está encendida el 50 % del tiempo y apagada el 50 % del tiempo. La señal aparece como una onda cuadrada y el brillo de las luces debe ser promedio. Cuando el porcentaje es superior al 50%, la señal pasa más tiempo en estado ON que en estado OFF, y viceversa cuando el ciclo de trabajo es inferior al 50%.
Modulación de ancho de pulso (PWM) frente a atenuación analógica de LED
Con el crecimiento exponencial de la iluminación LED en el mercado, ha habido un aumento natural en la demanda de controladores LED altamente eficientes y regulados con precisión. Para preservar la estrategia de eficiencia energética y la flexibilidad de uso final del diseño LED, las luces de calle, las linternas y los letreros digitales "inteligentes", entre otros usos, requieren corrientes controladas con precisión y, en muchos casos, funcionalidad de atenuación.
Regulación PWM
Con la atenuación de modulación de ancho de pulso (PWM), la corriente del LED se enciende y apaga momentáneamente. Para evitar un efecto de parpadeo, la frecuencia de encendido/apagado debe ser más rápida de lo que el ojo humano puede percibir (generalmente más de 100 Hz). La atenuación PWM se puede implementar a través de una variedad de métodos:
- Usando una señal PWM para cambiar el voltaje directamente.
- A través de un transistor de colector abierto
- Por un microcontrolador.
La corriente promedio de un LED es igual a la suma de su corriente nominal total y su ciclo de trabajo de atenuación. El diseñador también debe tener en cuenta los retrasos en el apagado y arranque de la salida del convertidor, que imponen limitaciones en la frecuencia de atenuación PWM y el rango del ciclo de trabajo.
Atenuación analógica
El ajuste del nivel de corriente del LED se conoce como atenuación analógica. El uso de un voltaje de control de CC externo o atenuación resistiva puede lograr esto. A pesar de que la atenuación analógica ahora permite el ajuste de nivel, la temperatura del color puede cambiar. No se recomienda la atenuación analógica para aplicaciones en las que el tono del LED es esencial.
Echemos un vistazo a las principales diferencias entre PWM y atenuación analógica
| Regulación PWM | Atenuación analógica |
| El brillo se ajusta modulando la corriente máxima en el controlador | Brillo ajustado cambiando la CC que va al LED |
| Sin cambio de color | Posible cambio de color a medida que cambia la corriente del LED |
| Posibles problemas de irrupción de corriente | Sin corriente de entrada al dispositivo |
| Limitaciones de frecuencia y posibles problemas de frecuencia | Sin preocupaciones de frecuencia |
| Cambio de brillo muy lineal | La linealidad del brillo no es tan buena |
| Menor eficiencia óptica a eléctrica | Mayor eficiencia óptica a eléctrica (>lúmenes por vatio consumido) |
Consideraciones de hardware para PWM
La atenuación de PWM requiere ciertas consideraciones al desarrollar el sistema (o placa de circuito impreso).
Por lo general, se necesita un controlador con LED de tipo retroiluminación debido al nivel actual. Una salida digital, como la de un microcontrolador, no se puede usar para controlarlo directamente.
Un transistor de tipo FET (Field-Effect Transistor) de nivel lógico directo se utiliza normalmente como controlador en varias aplicaciones. Se debe usar una resistencia en la puerta para cambiar el FET para controlar la corriente de la puerta, y se necesita una resistencia si se desea la restricción de corriente. Asegúrese de buscar los voltajes y corrientes de control de la retroiluminación adecuados en la hoja de datos de la pantalla LCD.
Un controlador de LED de tipo de conmutación puede impulsar la retroiluminación LED a corrientes más altas y de manera más eficiente. Estos controladores son más complicados y, a menudo, un IC especializado se encarga de la función de conmutación. La entrada PWM en varios circuitos integrados está diseñada expresamente para aplicaciones de atenuación.
Si se utiliza un microcontrolador, se debe tener cuidado de conectarlo a un pin de salida que admita la salida PWM (temporizador/contador) si se utiliza PWM como una función de hardware.
PWM - Consideraciones de firmware/software
La atenuación PWM exige consideraciones particulares de diseño del sistema (o placa de circuito impreso).
Debido a la alta corriente, los LED de tipo retroiluminación generalmente requieren un controlador. Las salidas digitales, como las de los microcontroladores, no se pueden utilizar para controlarlo directamente.
Por lo general, un transistor de tipo FET (transistor de efecto de campo) de nivel lógico simple se utiliza como controlador en una variedad de aplicaciones. Cambiar el FET para regular la corriente de la puerta requiere una resistencia en la puerta, y se requiere una resistencia si se desea limitar la corriente. Consulte la hoja de datos de la pantalla LCD para conocer los voltajes y las corrientes de control de la retroiluminación correctos.
Un controlador de LED de tipo de conmutación puede impulsar la retroiluminación LED de manera más efectiva y con corrientes mayores. Estos controladores son más complejos y la función de conmutación suele estar a cargo de un IC especializado. Las entradas PWM de varios circuitos integrados están desarrolladas específicamente para aplicaciones de atenuación.
Si se utiliza PWM como una función de hardware, se debe prestar atención para conectar a un pin de salida que admita salida PWM (temporizador/contador) en un microcontrolador.
Funcionalidad y aplicaciones de PWM
Cuando los períodos de encendido y apagado del interruptor se desplazan entre sí, la cantidad de electricidad entregada a la carga aumenta. Como era de esperar, este tipo de control ofrece muchas ventajas.
PWM junto con el seguimiento del punto de máxima potencia, o MPPT, es una de las principales formas de reducir la salida del panel solar para facilitar el uso de la batería.
PWM, por otro lado, es ideal para alimentar equipos inerciales, como motores, porque esta conmutación única tiene menos efecto sobre ellos. Debido al vínculo lineal entre el funcionamiento de los LED y el voltaje de entrada, esto también se aplica a los LED.
Además, la frecuencia de conmutación de PWM no debe tener efecto en la carga y la forma de onda resultante debe ser lo suficientemente suave para que la carga la reconozca.
En función del dispositivo y su función, la frecuencia de conmutación de la fuente de alimentación suele variar significativamente. Las estufas eléctricas, las fuentes de alimentación de computadoras y los amplificadores de audio requieren velocidades de conmutación en el rango de decenas o cientos de kilohercios.
Otra ventaja clave de adoptar PWM es la pérdida de energía increíblemente baja en los dispositivos de conmutación. Cuando se apaga un interruptor, no fluye corriente a través de él. Además, cuando un interruptor está encendido y envía electricidad a su carga, hay una caída de voltaje insignificante a través de él.
Artículos Relacionados
Todo lo que necesita saber sobre el control DMX512
Todo lo que necesita saber sobre la atenuación Triac para LED
Cómo atenuar las tiras de luces LED
Cómo elegir la fuente de alimentación LED adecuada
Control de iluminación DMX vs.DALI: ¿Cuál elegir?
La guía definitiva para la atenuación de 0-10 V
Preguntas Frecuentes
Resumen
La atenuación PWM es un método simple y económico para ajustar el brillo de las luces LED. La atenuación PWM tiene varias ventajas sobre la atenuación analógica, incluida una mayor economía de energía, un control más preciso y una vida útil más larga. Sin embargo, presenta varios problemas, como posibles EMI y la necesidad de circuitos de conmutación de alta frecuencia. Sin embargo, la atenuación PWM es una técnica importante para regular las luces LED y su futuro parece prometedor.
LEDYi fabrica alta calidad Tiras LED y flex neón LED. Todos nuestros productos pasan por laboratorios de alta tecnología para garantizar la máxima calidad. Además, ofrecemos opciones personalizables en nuestras tiras de LED y flex de neón. Por lo tanto, para la tira de LED premium y el flex de neón de LED, contacto LEDYi Lo antes posible!
