نورپردازی LED به دلیل اثربخشی، دوام و طول عمر زیاد، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از پیچیده ترین چیزها در مورد استفاده از LED ها، کنترل روشنایی آنها است. در اینجا، کاهش نور PWM مرتبط است. کنترل نور LED ها PWM dimming روشی برای تنظیم روشنایی LED با تغییر عرض پالس جریان الکتریکی است. کاهش نور PWM به عنوان یک روش عملی و موثر برای کنترل چراغ های LED روز به روز محبوب تر می شود.

PWM dimming چیست؟

توانایی PWM برای کنترل انواع دستگاه ها در هر زمینه الکترونیک تا حد زیادی مسئول استفاده گسترده آن در صنعت الکترونیک مدرن است. سیگنال های PWM برای کاهش نور LED ها، کنترل موتورها و راه اندازی مجموعه ای از تجهیزات الکتریکی مختلف استفاده می شود. از این رو، کارکرد روش PWM چیست؟

PWM روشی برای کاهش متوسط ​​توان قابل تحویل یک سیگنال الکتریکی است. علاوه بر این، این روش با جداسازی موفقیت آمیز سیگنال به بخش های تشکیل دهنده آن تکمیل می شود. از نظر عملکرد، سوئیچ بین بار و منبع ممکن است به سرعت روشن و خاموش شود تا متوسط ​​جریان و ولتاژ ارائه شده به بار تنظیم شود.

با تغییر مدت زمانی که سیگنال زیاد (روشن) یا کم (خاموش) است، PWM طیف وسیعی از روشنایی (خاموش) را فراهم می کند. بر خلاف کم نور آنالوگ، که LED ها را با تغییر توان خروجی کم می کند، سیگنال PWM ممکن است در هر زمان روشن یا خاموش باشد، به این معنی که LED ها یا ولتاژ کامل را دریافت می کنند یا برق را دریافت نمی کنند (یعنی به جای 10 ولت، 12 ولت را تامین می کنند. روشنایی را تغییر دهید).

کاهش جریان ثابت (CCR) چیست؟

La کاهش جریان مداوم این تکنیک جریان ثابتی را به LED (CCR) ارائه می دهد. برخلاف روش PWM که در آن حالت LED بین روشن و خاموش در نوسان است، LED دائما روشن است. با این حال، می توانید روشنایی LED را با تنظیم یا تغییر سطوح فعلی با استفاده از CCR کنترل کنید.

مزایای روش CCR Dimming:

• ایده آل برای برنامه های از راه دور که به طول سیم طولانی و مشخصات دقیق EMI نیاز دارند.
• درایورهای CCR محدودیت ولتاژ خروجی بالاتری (60 ولت) نسبت به درایورهای PWM (24.8 ولت) دارند. این مشخصات برای درایورهای کلاس 2 که دارای گواهینامه UL برای استفاده در محیط های مرطوب و خشک هستند، اعمال می شود.

معایب روش CCR Dimming:

• تولید نور ناسازگار ال‌ای‌دی‌ها در جریان‌های بسیار کم، روش CCR را برای کاربردهایی که نیاز به کاهش نور کمتر از 10 درصد حداکثر روشنایی دارند، نامناسب می‌کند. در نتیجه، عملکرد LED تولید شده توسط این روش در این سطوح فعلی کمتر از حد است.
• جریان رانندگی کم منجر به یک رنگ ناسازگار می شود.

PWM به عنوان یک سیگنال کم نور

بیایید درک فعلی خود را از مدولاسیون عرض پالس گسترش دهیم. اکنون PWM باید به عنوان یک سیگنال شناخته شود.

سیگنال های مدولاسیون عرض پالس از توالی پالس های موج مربع شکل (PWM) تشکیل شده است. در شکل موج هر سیگنال قله ها و دره هایی وجود دارد. زمان روشن زمانی است که قدرت سیگنال زیاد است، در حالی که زمان خاموش زمانی است که قدرت سیگنال پایین است.

چرخه ی وظیفه

چرخه وظیفه زمانی است که سیگنال می تواند در مفهوم کم نور بالا بماند. از این رو، اگر سیگنال همیشه روشن باشد، یک چرخه کاری 100٪ دارد. زمان روشن بودن سیگنال PWM قابل تنظیم است. هنگامی که چرخه کاری PWM روی 50٪ تنظیم شده است، سیگنال 50٪ زمان روشن و 50٪ خاموش می شود.

فرکانس

فرکانس سیگنال مدولاسیون عرض پالس (PWM) یکی دیگر از اجزای ضروری است. فرکانس PWM تعیین می کند که یک دوره (مدت زمانی که طول می کشد تا سیگنال روشن و خاموش شود) با چه سرعتی توسط سیگنال PWM تکمیل شود.

PWM به عنوان خروجی درایور LED

هنگامی که سیگنال PWM به ولتاژ DC تبدیل می شود و به عنوان سیگنال استفاده می شود درایور LED خروجی، مدولاسیون عرض پالس رخ می دهد. مدار خروجی PWM جریان های LED DC را بین حالت های روشن و خاموش با فرکانس بالا قطع می کند. از این رو، سوسو زدنی که باعث تغییر در خروجی نور LED می شود برای چشم انسان نامرئی است.

مردم معمولاً چند چیز را در مورد تمایز بین خروجی PWM و سیگنال کم نور اشتباه می گیرند. پس بیایید به چند نکته توجه کنیم.

این مکانیزم یک سیگنال PWM را به عنوان یک سیگنال دیجیتال تولید می کند که باعث می شود آن را روی کابل کم نور ثابت کند. در مقابل، درایور جریان خروجی را با تشخیص چرخه وظیفه PWM تعیین می کند.

درایورهای PWM Dimming در بازار

درایورهای کاهش نور PWM برای روشنایی LED به طور فزاینده ای حیاتی می شوند. با این وجود، لازم است بدانید که درایورهای کاهش نور PWM ممکن است به دو روش مختلف شناسایی شوند، و بیایید دریابیم که آنها چیست.

کاهش نور PWM تقلبی

هدف از روش تقلبی dimming تبدیل ورودی های PWM به سیگنال کنترل آنالوگ است. یک فیلتر مقاومت-خازن (RC) درون درایور قرار دارد.

فیلتر RC سیگنال PWM را بر اساس چرخه وظیفه به یک ولتاژ DC متناسب تبدیل می کند. کم نور PWM تقلبی این مزیت را دارد که بدون نویز است و هیچ نویز در خروجی وجود ندارد زیرا جریان LED مداوم است.

با این وجود، این روش مشکل ساز است زیرا اگر مقدار پیک PWM زیر 10 ولت باشد، دقت ضعیفی دارد. علاوه بر این، مقدار مقاومت-خازن (RC) فرکانس سیگنال PWM را محدود می کند.

کم نور واقعی PWM

در کاهش نور واقعی PWM، جریان های LED در فرکانس و چرخه کاری مشخص شده روشن و خاموش می شوند. وجود MCU یا میکروکنترلر در درایور سیگنال PWM را قادر می سازد تا پیک ولتاژ را تشخیص دهد. کم نور واقعی PWM از طیف وسیع تری از فرکانس های PWM پشتیبانی می کند.

یکی از ویژگی های اساسی کاهش نور PWM توانایی آن در حفظ نقطه سفید خروجی LED است. علاوه بر این، سطح ولتاژ مرجع بالاتر از خطاهای افست مجاز است.

نرم‌افزار توسعه درایور از کاربران می‌خواهد که حالت کاهش نور PWM را انتخاب کنند.

تغییر چرخه وظیفه (روشنایی) با PWM

در حالی که منبع تغذیه با استفاده از خروجی مدولاسیون عرض پالس به سرعت روشن و خاموش می شود، LED ها سوسو نمی زنند. Duty Cycle اصطلاحی است که برای توصیف اندازه گیری روشنایی PWM استفاده می شود.

چرخه وظیفه نسبتی از زمان اجرای مدار است که روشن است. چرخه وظیفه به صورت درصد بیان می‌شود، با 100 درصد نشان‌دهنده روشن‌ترین شرایط ممکن (کاملا روشن) و درصدهای پایین‌تر که منجر به خروجی نور LED ضعیف می‌شود.

سیگنال PWM اگر در 50 درصد مواقع روشن باشد 50 درصد چرخه کار دارد و 50 درصد مواقع خاموش است. سیگنال به صورت موج مربعی ظاهر می شود و روشنایی نورها باید در حد متوسط ​​باشد. هنگامی که درصد بیشتر از 50٪ باشد، سیگنال زمان بیشتری را در حالت ON نسبت به حالت OFF می گذراند و بالعکس زمانی که چرخه کاری کمتر از 50٪ باشد.

مدولاسیون عرض پالس (PWM) در مقابل کاهش نور آنالوگ LED

با رشد تصاعدی روشنایی LED در بازار، افزایش طبیعی تقاضا برای درایورهای LED بسیار کارآمد و دقیق تنظیم شده است. برای حفظ استراتژی کم مصرف انرژی و انعطاف‌پذیری نهایی طراحی LED، چراغ‌های خیابانی «هوشمند»، چراغ قوه‌ها و علائم دیجیتال، در میان کاربردهای دیگر، به جریان‌های دقیق کنترل‌شده و در بسیاری از موارد، عملکرد کم‌نور نیاز دارند.

PWM Dimming 

با کاهش نور مدولاسیون عرض پالس (PWM)، جریان LED به صورت لحظه ای روشن و خاموش می شود. برای جلوگیری از اثر سوسو زدن، فرکانس روشن/خاموش باید سریعتر از آن چیزی باشد که چشم انسان می تواند درک کند (معمولاً بیش از 100 هرتز). کم نور PWM را می توان از طریق روش های مختلفی اجرا کرد:

• استفاده از سیگنال PWM برای تغییر مستقیم ولتاژ.
• از طریق یک ترانزیستور کلکتور باز
• توسط میکروکنترلر

جریان متوسط ​​یک LED برابر است با مجموع کل جریان اسمی و چرخه کار کم نور آن. طراح همچنین باید تاخیر در خاموش شدن و راه اندازی خروجی مبدل را نیز در نظر بگیرد که محدودیت هایی را بر فرکانس کاهش نور PWM و محدوده چرخه وظیفه اعمال می کند.

کم نور آنالوگ 

تنظیم سطح جریان LED به عنوان کم نور آنالوگ شناخته می شود. استفاده از یک ولتاژ کنترل DC خارجی یا کم نور مقاومتی می تواند این کار را انجام دهد. علیرغم این واقعیت که کم نور آنالوگ اکنون امکان تنظیم سطح را فراهم می کند، دمای رنگ می تواند تغییر کند. کم نور آنالوگ برای برنامه هایی که رنگ LED ضروری است توصیه نمی شود.

بیایید نگاهی به تفاوت های اصلی بین PWM و کم نور آنالوگ بیندازیم

ملاحظات سخت افزاری برای PWM

کاهش نور PWM به ملاحظات خاصی در هنگام توسعه سیستم (یا برد PC) نیاز دارد.

یک درایور معمولاً با LED های نوع نور پس زمینه به دلیل سطح فعلی ضروری است. یک خروجی دیجیتال، مانند خروجی یک میکروکنترلر، نمی تواند برای هدایت مستقیم آن استفاده شود.

یک ترانزیستور سطح منطقی ساده از نوع FET (ترانزیستور اثر میدانی) معمولاً به عنوان یک درایور در برنامه های مختلف استفاده می شود. برای کنترل جریان گیت باید از یک مقاومت روی گیت استفاده شود و اگر محدودیت جریان مورد نظر باشد، مقاومت لازم است. مطمئن شوید که ولتاژها و جریان های مناسب نور پس زمینه را در صفحه دیتا LCD جستجو کرده اید.

یک درایور LED نوع سوئیچینگ ممکن است نور پس زمینه LED را در جریان های بالاتر و کارآمدتر هدایت کند. این درایورها پیچیده تر هستند و یک آی سی متخصص اغلب عملکرد سوئیچینگ را کنترل می کند. ورودی PWM در چندین آی سی به صراحت برای برنامه های کم نور طراحی شده است.

اگر از یک میکروکنترلر استفاده می‌شود، اگر از PWM به عنوان یک عملکرد سخت‌افزاری استفاده می‌شود، باید مراقب باشید که به یک پایه خروجی که از خروجی PWM (تایمر/کنتر) پشتیبانی می‌کند، متصل شوید.

PWM - ملاحظات سفت‌افزار/نرم‌افزار

کاهش نور PWM ملاحظات طراحی سیستم (یا برد PC) خاص را می طلبد.

زیرا برای جریان بالا، LED های نوع نور پس زمینه معمولاً به یک درایور نیاز دارند. خروجی های دیجیتال، مانند خروجی های میکروکنترلرها، نمی توانند برای هدایت مستقیم آن استفاده شوند.

به طور معمول، یک ترانزیستور سطح منطقی ساده از نوع FET (ترانزیستور اثر میدانی) به عنوان درایور در برنامه های مختلف استفاده می شود. تعویض FET برای تنظیم جریان گیت به یک مقاومت روی گیت نیاز دارد و اگر محدود کردن جریان مورد نظر باشد یک مقاومت لازم است. صفحه دیتای LCD را برای ولتاژها و جریان های محرک نور پس زمینه صحیح بررسی کنید.

یک درایور LED نوع سوئیچینگ ممکن است نور پس زمینه LED را به طور موثرتر و در جریان های بیشتر هدایت کند. این درایورها پیچیده تر هستند و عملکرد سوئیچینگ اغلب توسط یک آی سی تخصصی مدیریت می شود. ورودی های PWM چندین آی سی به طور خاص برای برنامه های کم نور توسعه داده شده اند.

اگر از PWM به عنوان یک عملکرد سخت افزاری استفاده می شود، باید به یک پایه خروجی متصل شود که از خروجی PWM (تایمر/ شمارنده) روی یک میکروکنترلر پشتیبانی می کند.

عملکرد و برنامه های کاربردی PWM

هنگامی که دوره های روشن و خاموش سوئیچ نسبت به یکدیگر تغییر می کنند، مقدار الکتریسیته تحویلی به بار افزایش می یابد. همانطور که انتظار می رود، این نوع کنترل مزایای زیادی را ارائه می دهد.

PWM همراه با ردیابی نقطه حداکثر توان یا MPPT، یکی از راه‌های اصلی برای کاهش خروجی پنل خورشیدی است تا استفاده از باتری را آسان‌تر کند.

از طرف دیگر، PWM برای تامین انرژی تجهیزات اینرسی مانند موتورها ایده آل است، زیرا این سوئیچینگ منحصر به فرد تأثیر کمتری روی آنها دارد. به دلیل ارتباط خطی بین عملکرد LED و ولتاژ ورودی، این امر در مورد LED ها نیز صدق می کند.

به علاوه فرکانس سوئیچینگ PWM نباید تاثیری بر بار داشته باشد و شکل موج حاصل باید به اندازه کافی صاف باشد تا بار تشخیص داده شود.

بسته به دستگاه و عملکرد آن، فرکانس سوئیچینگ منبع تغذیه معمولاً به طور قابل توجهی متفاوت است. محدوده های الکتریکی، منابع تغذیه کامپیوتر و تقویت کننده های صوتی همگی به سرعت سوئیچینگ در محدوده ده ها یا صدها کیلوهرتز نیاز دارند.

یکی دیگر از مزایای کلیدی استفاده از PWM، تلفات بسیار کم توان در دستگاه های سوئیچینگ است. هنگامی که یک سوئیچ خاموش است، هیچ جریانی از آن عبور نمی کند. علاوه بر این، هنگامی که یک کلید روشن است و برق را به بار خود می فرستد، افت ولتاژ ناچیزی در آن وجود دارد.

مقالات مرتبط

هر آنچه باید در مورد کنترل DMX512 بدانید

هر آنچه که باید در مورد Triac Dimming برای LED ها بدانید

نحوه کم نور کردن چراغ های نوار LED

نحوه انتخاب منبع تغذیه LED مناسب

کنترل روشنایی DMX در مقابل DALI: کدام یک را انتخاب کنیم؟

راهنمای نهایی برای کاهش نور 0-10 ولت

پرسش های متداول

خلاصه

کاهش نور PWM یک روش ساده و ارزان برای تنظیم روشنایی چراغ های LED است. کم نور PWM مزایای مختلفی نسبت به کم نور آنالوگ دارد، از جمله مصرف انرژی بیشتر، کنترل دقیق تر و طول عمر بیشتر. با این حال، چندین مورد از جمله EMI احتمالی و نیاز به مدارهای سوئیچینگ فرکانس بالا را ارائه می دهد. با این حال، کاهش نور PWM یک تکنیک مهم برای تنظیم چراغ های LED است و آینده آن امیدوار کننده به نظر می رسد.

LEDYi با کیفیت بالا تولید می کند نوارهای LED و فلکس نئون ال ای دی. همه محصولات ما از طریق آزمایشگاه های با تکنولوژی بالا می روند تا از بهترین کیفیت اطمینان حاصل کنند. علاوه بر این، ما گزینه های قابل تنظیم را روی نوارهای LED و فلکس نئون خود ارائه می دهیم. بنابراین، برای نوار LED ممتاز و LED نئون فلکس، با LEDYi تماس بگیرید هر چه سریعتر!