LED-valgustit kasutatakse laialdaselt selle tõhususe, vastupidavuse ja pika eluea tõttu. Üks keerulisemaid asju LED-ide kasutamisel on nende heleduse reguleerimine. Siin on asjakohane PWM-i hämardamine. LED-ide juhtimine PWM-hämardus on meetod LED-i heleduse reguleerimiseks elektrivoolu impulsi laiuse muutmise teel. PWM-hämardamine on muutumas üha populaarsemaks kui praktiline ja tõhus LED-tulede juhtimise meetod.

Mis on PWM-i hämardamine?

PWM-i võime juhtida mitmesuguseid seadmeid igas elektroonikavaldkonnas on suuresti vastutav selle laialdase kasutamise eest kaasaegses elektroonikatööstuses. PWM-signaale kasutatakse LED-ide hämardamiseks, mootorite juhtimiseks ja erinevate elektriseadmete käitamiseks. Seega, milline on PWM-i metoodika funktsionaalsus?

PWM on meetod elektrisignaali keskmise tarnitava võimsuse vähendamiseks. Lisaks viiakse protseduur lõpule signaali eduka eraldamisega selle koostisosadeks. Funktsionaalsuse osas saab koormuse ja allika vahelist lülitit kiiresti sisse ja välja lülitada, et reguleerida koormuse keskmist voolu ja pinget.

Muutes signaali kõrge (ON) või madala (VÄLJAS) aega, võimaldab PWM laia heleduse vahemikku (OFF). Vastupidiselt analooghämardamisele, mis hämardab LED-e väljundvõimsust muutes, võib PWM-signaal igal ajal olla SISSE või VÄLJAS, mis tähendab, et LED-id saavad kas täispinge või üldse mitte elektrit (st annavad 10 V 12 V asemel muuda heledust).

Mis on püsivoolu vähendamine (CCR)?

. pidev voolu vähendamine tehnika tagab LED-i (CCR) ühtlase voolu. Erinevalt PWM-meetodist, mille puhul LED-i olek kõigub sisse- ja väljalülitamise vahel, põleb LED pidevalt. Siiski saate LED-i heledust juhtida, reguleerides või muutes praegust taset CCR-i abil.

CCR-i hämardamise meetodi eelised:

• Ideaalne kaugrakenduste jaoks, mis nõuavad pikki juhtmeid ja rangeid EMI spetsifikatsioone.
• CCR draiveritel on kõrgemad väljundpinge piirangud (60 V) kui PWM draiveritel (24.8 V). Need spetsifikatsioonid kehtivad 2. klassi draiveritele, mis on UL-sertifikaadiga kasutamiseks nii niiskes kui kuivas keskkonnas.

CCR-i hämardamise meetodi puudused:

• LED-ide ebaühtlane valguse genereerimine väga madala voolu korral muudab CCR-meetodi sobimatuks rakenduste jaoks, mis nõuavad hämardamist alla 10% maksimaalsest heledusest. Kokkuvõtteks võib öelda, et selle meetodi abil toodetud LED-tulemused on praegusel tasemel madalad.
• Madal sõiduvool põhjustab ebaühtlase tooni.

PWM kui hämardussignaal

Laiendame oma praegust arusaama impulsi laiuse modulatsioonist. Nüüd tuleb PWM signaalina ära tunda.

Impulsi laiuse modulatsiooni signaalid koosnevad ruutlainekujuliste impulsside (PWM) jadadest. Iga signaali lainekujus on tipud ja orud. Sisselülitusaeg on siis, kui signaali tugevus on kõrge, väljalülitusaeg aga siis, kui signaali tugevus on madal.

Töötsükkel

Töötsükkel on siis, kui signaal võib hämardamise kontseptsioonis jääda kõrgeks. Seega on signaalil 100% töötsükkel, kui see on alati sisse lülitatud. PWM-signaali sisselülitamise aega saab reguleerida. Kui PWM-i töötsükkel on seatud väärtusele 50%, töötab signaal 50% ajast sisse ja 50% välja.

Sagedus

Impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) signaali sagedus on veel üks oluline komponent. PWM-sagedus määrab, kui kiiresti periood (aeg, mis kulub signaali sisse- ja väljalülitamiseks) läbib PWM-signaali.

PWM kui LED-draiveri väljund

Kui PWM-signaal teisendatakse alalispingeks ja seda kasutatakse kui LED-draiver väljund, toimub impulsi laiuse modulatsioon. PWM-i väljundahel lõikab kõrge sagedusega alalis-LED-i voolu sisse- ja väljalülitusolekute vahel. Seega on LED-valguse väljundi nihkumist põhjustav värelus inimsilmale nähtamatu.

Inimesed ajavad PWM-väljundi ja hämardussignaali erinevuste osas sageli segi mõned asjad. Nii et võtame mõned asjad teadmiseks.

Mehhanism toodab PWM-signaali digitaalsignaalina, mis muudab selle hämardatava kaabli puhul ühtlaseks. Seevastu draiver määrab väljundvoolu, tuvastades PWM-i töötsükli.

PWM-i hämardamise draiverid turul

PWM-i hämardamise draiverid muutuvad LED-valgustuse jaoks üha olulisemaks. Sellegipoolest on vaja teada, et PWM-i hämardamise draivereid võib realiseerida kahel erineval viisil, ja uurime välja, mis need on.

Võlts PWM-hämardus

Võltsitud hämardusmeetodi eesmärk on teisendada PWM-sisendid analoogjuhtimissignaaliks. Takisti-kondensaatori (RC) filter asub draiveris.

RC-filter teisendab PWM-signaali töötsükli alusel proportsionaalseks alalispingeks. Võlts-PWM-hämardamise eeliseks on see, et see on müravaba ja väljundis pole müra, kuna LED-vool on pidev.

Sellegipoolest on see meetod problemaatiline, kuna täpsus on halb, kui PWM-i tippväärtus on alla 10 V. Lisaks piirab takisti-kondensaatori (RC) väärtus PWM-signaali sagedust.

Tõeline PWM hämardus

Tõelise PWM-hämardamise korral lülituvad LED-voolud määratud sageduse ja töötsükliga sisse ja välja. MCU või mikrokontrolleri olemasolu draiveris võimaldab PWM-signaalil tuvastada tipppingeid. Päris PWM-i hämardamine toetab laiemat PWM-sageduste spektrit.

PWM-i hämardamise põhiomadus on selle võime säilitada LED-väljundi valget punkti. Lisaks on lubatud kõrgendatud võrdluspingetase, mis ületab nihkevigu.

Draiveri arendustarkvara nõuab, et kasutajad valiksid PWM-i hämardusrežiimi.

Töötsükli (heleduse) muutmine PWM-iga

Kui toide lülitub sisse ja välja nii kiiresti, kasutades impulsi laiuse modulatsiooni väljundit, siis LED-id ei vilgu. Töötsükkel on termin, mida kasutatakse PWM-i heleduse mõõtmise kirjeldamiseks.

Töötsükkel on osa ahela tööajast, mille jooksul see on SEES. Töötsükkel on väljendatud protsentides, 100 protsenti esindab kõige eredamat võimalikku seisundit (täielikult SEES) ja madalamad protsendid, mille tulemuseks on halb LED-valgus.

PWM-signaalil on 50% töötsükkel, kui see on sisse lülitatud 50% ajast ja välja lülitatud 50% ajast. Signaal kuvatakse ruutlainena ja tulede heledus peaks olema umbes keskmine. Kui protsent on suurem kui 50%, kulutab signaal rohkem aega sisselülitatud olekus kui väljalülitatud olekus ja vastupidi, kui töötsükkel on alla 50%.

Impulsi laiuse modulatsioon (PWM) vs LED-ide analoogne hämardamine

LED-valgustite eksponentsiaalse kasvuga turul on loomulikul teel kasvanud nõudlus ülitõhusate ja täpselt reguleeritud LED-draiverite järele. LED-disaini energiasäästliku strateegia ja lõppkasutuse paindlikkuse säilitamiseks vajavad „nutikad“ tänavavalgustid, taskulambid ja digitaalsed sildid muu hulgas täpselt juhitud voolusid ja paljudel juhtudel ka hämardamise funktsiooni.

PWM Dimm 

Impulsilaiuse modulatsiooni (PWM) hämardamise korral lülitub LED-vool hetkeks sisse ja välja. Virvendusefekti vältimiseks peab sisse/välja sagedus olema kiirem, kui inimsilm suudab tajuda (tavaliselt üle 100 Hz). PWM-i hämardamist saab rakendada mitmel viisil:

• PWM-signaali kasutamine pinge otseseks muutmiseks.
• Avatud kollektoriga transistori teel
• Mikrokontrolleri abil.

LED-i keskmine vool on võrdne selle kogu nimivoolu ja selle hämardamise töötsükli summaga. Projekteerija peab arvesse võtma ka muunduri väljundi väljalülitamise ja käivitamise viivitusi, mis seavad piirangud PWM-i hämardamise sagedusele ja töötsükli vahemikule.

Analoogne hämardus 

LED-i voolutaseme reguleerimist nimetatakse analooghämardamiseks. Seda saab saavutada välise alalisvoolu juhtpinge või takistusliku hämardamise abil. Vaatamata asjaolule, et analooghämardamine võimaldab nüüd taset reguleerida, võib värvitemperatuur muutuda. Analooghämardamist ei soovitata rakendustes, kus LED-i toon on oluline.

Vaatame peamisi erinevusi PWM-i ja analooghämardamise vahel

Riistvaraga seotud kaalutlused PWM-i jaoks

PWM-i hämardamine nõuab süsteemi (või PC-plaadi) arendamisel teatud kaalutlusi.

Juht on tüüpiliselt vajalik taustvalgustuse tüüpi LED-ide puhul praeguse taseme tõttu. Digitaalset väljundit, nagu mikrokontrolleri väljundit, ei saa selle otse juhtimiseks kasutada.

Arusaadavat loogikataseme FET (väljatransistor) tüüpi transistorit kasutatakse tavaliselt draiverina erinevates rakendustes. Paisuvoolu juhtimiseks tuleb FET-i ümberlülitamiseks kasutada paisul olevat takistit ja voolupiirangu soovi korral on takisti vajalik. Veenduge, et otsiksite LCD andmelehelt õiged taustvalgustuse juhtimispinged ja voolud.

Lülitustüüpi LED-draiver võib juhtida LED-taustvalgustust suurema vooluga ja tõhusamalt. Need draiverid on keerulisemad ja lülitusfunktsiooniga tegeleb sageli spetsiaalne IC. Mitme IC-i PWM-sisend on loodud spetsiaalselt hämardamiseks.

Kui kasutatakse mikrokontrollerit, tuleb hoolitseda selle ühendamise eest väljundviiguga, mis toetab PWM-i (taimer/loendur) väljundit, kui PWM-i kasutatakse riistvarafunktsioonina.

PWM – püsivara/tarkvara kaalutlused

PWM-i hämardamine nõuab konkreetseid süsteemi (või PC-plaadi) disainilahendusi.

Kuna suure voolutugevuse jaoks vajavad taustvalgustusega LED-id tavaliselt draiverit. Digitaalseid väljundeid, näiteks mikrokontrollerite väljundeid, ei saa selle otseseks juhtimiseks kasutada.

Tavaliselt kasutatakse mitmesugustes rakendustes draiverina lihtsat loogilise tasemega FET (Field-Effect Transistor) tüüpi transistorit. FET-i lülitamine paisuvoolu reguleerimiseks nõuab takistit paisul ja takistit on vaja, kui soovitakse voolu piiramist. Kontrollige LCD andmelehel õigeid taustvalgustuse juhtimispingeid ja voolusid.

Lülitustüüpi LED-draiver võib juhtida LED-taustvalgustust tõhusamalt ja suurema vooluga. Need draiverid on keerukamad ja lülitusfunktsiooni haldab sageli spetsiaalne IC. Mitmed IC-de PWM-sisendid on välja töötatud spetsiaalselt hämardusrakenduste jaoks.

Kui PWM-i kasutatakse riistvarafunktsioonina, tuleks tähelepanu pöörata väljundviigule, mis toetab mikrokontrolleri PWM-i (taimer/loendur) väljundit.

PWM-i funktsionaalsus ja rakendused

Kui lüliti sisse- ja väljalülitusperioode nihutatakse üksteise suhtes, suureneb koormusele tarnitud elektrienergia hulk. Nagu oodatud, pakub seda tüüpi juhtimine palju eeliseid.

PWM, mis on seotud maksimaalse võimsuspunkti jälgimisega ehk MPPT-ga, on üks peamisi viise päikesepaneelide väljundi vähendamiseks, et aku oleks seda lihtsam kasutada.

PWM seevastu sobib ideaalselt inertsiaalsete seadmete, näiteks mootorite toiteks, kuna see ainulaadne lülitus mõjutab neid vähem. LED-ide toimimise ja sisendpinge vahelise lineaarse seose tõttu kehtib see ka LED-ide kohta.

Lisaks ei tohi PWM-i lülitussagedus koormust mõjutada ning saadud lainekuju peab olema piisavalt sujuv, et koormus ära tunneks.

Sõltuvalt seadmest ja selle funktsioonist varieerub toiteallika lülitussagedus tavaliselt oluliselt. Elektrivahemikud, arvuti toiteallikad ja helivõimendid nõuavad lülituskiirust kümnete või sadade kilohertside vahemikus.

Teine PWM-i kasutuselevõtu peamine eelis on lülitusseadmete uskumatult väike võimsuskadu. Kui lüliti on välja lülitatud, ei voola seda läbi. Lisaks, kui lüliti on sisse lülitatud ja saadab oma koormusele elektrit, on sellel tühine pingelang.

seotud artiklid

Kõik, mida peate DMX512 juhtimise kohta teadma

Kõik, mida pead teadma LED-ide Triac-hämardamise kohta

LED-ribavalgustite hämardamine

Kuidas valida õige LED-toiteallikas

DMX vs. DALI valgustuse juhtimine: millist valida?

Täiendav juhend 0–10 V hämardamiseks

KKK

kokkuvõte

PWM-hämardamine on lihtne ja odav viis LED-tulede heleduse reguleerimiseks. PWM-hämardamisel on analooghämardamise ees mitmeid eeliseid, sealhulgas suurem energiasäästlikkus, täpsem juhtimine ja pikem eluiga. Siiski tekitab see mitmeid probleeme, nagu võimalik EMI ja vajadus kõrgsageduslike lülitusahelate järele. PWM-i hämardamine on aga oluline tehnika LED-tulede reguleerimiseks ja selle tulevik tundub paljutõotav.

LEDYi toodab kõrge kvaliteediga LED ribad ja LED neoon flex. Kõik meie tooted läbivad kõrgtehnoloogilised laborid, et tagada ülim kvaliteet. Lisaks pakume kohandatavaid valikuid meie LED-ribadele ja neoon-flexile. Nii et esmaklassilise LED-riba ja LED-neoonflexi jaoks võtke ühendust LEDYi-ga NII PEA KUI VÕIMALIK!