L'éclairage LED est largement utilisé en raison de son efficacité, de sa durabilité et de sa longue durée de vie. L'une des choses les plus délicates concernant l'utilisation des LED est le contrôle de leur luminosité. Ici, la gradation PWM est pertinente. contrôle des LED La gradation PWM est une méthode de régulation de la luminosité des LED en modifiant la largeur d'impulsion du courant électrique. La gradation PWM est de plus en plus appréciée comme méthode pratique et efficace de contrôle des éclairages LED.

Qu'est-ce que la gradation PWM ?

La capacité de PWM à contrôler une variété d'appareils dans chaque domaine de l'électronique est en grande partie responsable de son utilisation généralisée dans l'industrie électronique moderne. Les signaux PWM sont utilisés pour atténuer les LED, contrôler les moteurs et faire fonctionner un assortiment d'équipements électriques différents. Par conséquent, quelle est la fonctionnalité de la méthodologie PWM ?

PWM est une méthode de réduction de la puissance moyenne délivrable d'un signal électrique. De plus, la procédure est complétée en séparant avec succès le signal en ses parties constitutives. En termes de fonctionnalité, le commutateur entre la charge et la source peut être rapidement activé et désactivé pour réguler le courant et la tension moyens fournis à la charge.

En faisant varier la durée pendant laquelle le signal est haut (ON) ou bas (OFF), PWM permet une large plage de luminosité (OFF). Contrairement à la gradation analogique, qui atténue les LED en modifiant la puissance de sortie, le signal PWM peut être activé ou désactivé à tout moment, ce qui signifie que les LED obtiendront la pleine tension ou aucune électricité (c'est-à-dire fournir 10 V au lieu de 12 V à modifier la luminosité).

Qu'est-ce que la réduction de courant constant (CCR) ?

La réduction continue du courant fournit un flux de courant constant à la LED (CCR). Contrairement à la méthode PWM, dans laquelle l'état de la LED oscille entre allumé et éteint, la LED est constamment allumée. Cependant, vous pouvez contrôler la luminosité de la LED en ajustant ou en modifiant les niveaux actuels à l'aide du CCR.

Avantages de la méthode de gradation CCR :

• Idéal pour les applications à distance qui nécessitent de grandes longueurs de câble et des spécifications EMI strictes.
• Les pilotes CCR ont des restrictions de tension de sortie plus élevées (60 V) que les pilotes PWM (24.8 V). Ces spécifications s'appliquent aux pilotes de classe 2 qui sont certifiés UL pour une utilisation dans des environnements humides et secs.

Inconvénients de la méthode de gradation CCR :

• La génération de lumière incohérente des LED à des courants très faibles rend la méthode CCR inappropriée pour les applications nécessitant une gradation inférieure à 10% de la luminosité maximale. En conclusion, les performances des LED produites par cette méthode à ces niveaux actuels sont inférieures à la normale.
• Un faible courant d'entraînement conduit à une teinte incohérente.

PWM comme signal de gradation

Développons notre compréhension actuelle de la modulation de largeur d'impulsion. Maintenant, le PWM doit être reconnu comme un signal.

Les signaux de modulation de largeur d'impulsion consistent en des séquences d'impulsions en forme d'onde carrée (PWM). Il y a des pics et des creux dans la forme d'onde de chaque signal. Le temps d'activation correspond au moment où la force du signal est élevée, tandis que le temps d'arrêt correspond au moment où la force du signal est faible.

Cycle

Le rapport cyclique correspond au moment où le signal peut rester élevé dans le concept de gradation. Par conséquent, le signal a un rapport cyclique de 100 % s'il est toujours activé. Le temps d'activation du signal PWM peut être ajusté. Lorsque le rapport cyclique PWM est défini sur 50 %, le signal fonctionne 50 % du temps activé et 50 % désactivé.

La fréquence

La fréquence du signal de modulation de largeur d'impulsion (PWM) est un autre composant essentiel. La fréquence PWM détermine la rapidité avec laquelle une période (le temps nécessaire pour que le signal s'allume et s'éteint) est complétée par le signal PWM.

PWM comme sortie de pilote de LED

Lorsque le signal PWM est converti en une tension continue et utilisé comme Pilote LED sortie, une modulation de largeur d'impulsion se produit. Le circuit de sortie PWM coupe les courants DC LED entre les états marche et arrêt à une fréquence élevée. Par conséquent, le scintillement qui provoque un décalage de la sortie lumineuse de la LED est invisible à l'œil humain.

Les gens confondent souvent certaines choses concernant les distinctions entre la sortie PWM et le signal de gradation. Prenons donc note de quelques éléments.

Le mécanisme produit un signal PWM sous forme de signal numérique, ce qui le rend cohérent sur le câble dimmable. En revanche, le pilote détermine le courant de sortie en détectant le rapport cyclique PWM.

Pilotes de gradation PWM sur le marché

Les pilotes de gradation PWM deviennent de plus en plus cruciaux pour l'éclairage LED. Néanmoins, il est nécessaire de savoir que les pilotes de gradation PWM peuvent être réalisés de deux manières différentes, et découvrons ce qu'ils sont.

Fausse gradation PWM

Le but de la fausse méthode de gradation est de convertir les entrées PWM en un signal de commande analogique. Un filtre résistance-condensateur (RC) réside dans le pilote.

Le filtre RC convertit le signal PWM en une tension continue proportionnelle basée sur le rapport cyclique. La fausse gradation PWM a l'avantage d'être silencieuse et il n'y a pas de bruit en sortie car le courant de la LED est continu.

Néanmoins, cette méthode est problématique car la précision est mauvaise si la valeur crête du PWM est inférieure à 10V. De plus, la valeur résistance-condensateur (RC) limite la fréquence du signal PWM.

Véritable gradation PWM

Dans une véritable gradation PWM, les courants LED s'allument et s'éteignent à la fréquence et au cycle de service spécifiés. La présence du MCU ou du microcontrôleur dans le pilote permet au signal PWM de détecter les tensions de crête. La gradation PWM réelle prend en charge un spectre plus large de fréquences PWM.

Une caractéristique fondamentale de la gradation PWM est sa capacité à maintenir le point blanc de la sortie LED. De plus, un niveau de tension de référence élevé dépassant les erreurs de décalage est autorisé.

Le logiciel de développement de pilote oblige les utilisateurs à choisir le mode de gradation PWM.

Modification du cycle de service (luminosité) avec PWM

Lorsque l'alimentation est activée et désactivée si rapidement en utilisant la sortie de modulation de largeur d'impulsion, les LED ne clignotent pas. Duty Cycle est le terme utilisé pour décrire la mesure de la luminosité PWM.

Le rapport cyclique est la proportion du temps de fonctionnement du circuit pendant lequel il est activé. Le cycle de service est exprimé en pourcentage, 100 % représentant la condition la plus lumineuse possible (entièrement allumée) et des pourcentages inférieurs entraînant une faible luminosité de la LED.

Le signal PWM a un rapport cyclique de 50 % s'il est allumé 50 % du temps et éteint 50 % du temps. Le signal apparaît sous la forme d'une onde carrée et la luminosité des lumières doit être dans la moyenne. Lorsque le pourcentage est supérieur à 50 %, le signal passe plus de temps à l'état ON qu'à l'état OFF, et inversement lorsque le rapport cyclique est inférieur à 50 %.

Modulation de largeur d'impulsion (PWM) par rapport à la gradation analogique des LED

Avec la croissance exponentielle de l'éclairage LED sur le marché, il y a eu une augmentation naturelle de la demande de pilotes LED hautement efficaces et régulés avec précision. Pour préserver la stratégie d'efficacité énergétique et la flexibilité d'utilisation finale de la conception LED, les lampadaires, les lampes de poche et les panneaux numériques «intelligents», entre autres utilisations, nécessitent des courants contrôlés avec précision et, dans de nombreux cas, une fonctionnalité de gradation.

PWM Dimming 

Avec la gradation par modulation de largeur d'impulsion (PWM), le courant LED est momentanément allumé et éteint. Pour éviter un effet de scintillement, la fréquence marche/arrêt doit être plus rapide que ce que l'œil humain peut percevoir (généralement plus de 100 Hz). La gradation PWM peut être mise en œuvre via une variété de méthodes :

• Utilisation d'un signal PWM pour modifier directement la tension.
• Au moyen d'un transistor à collecteur ouvert
• Par un microcontrôleur.

Le courant moyen d'une LED est égal à la somme de son courant nominal total et de son rapport cyclique de gradation. Le concepteur doit également prendre en compte les délais d'arrêt et de démarrage de la sortie du convertisseur, qui imposent des limitations sur la fréquence de gradation PWM et la plage de rapport cyclique.

Gradation analogique 

Le réglage du niveau de courant des LED est appelé gradation analogique. L'utilisation d'une tension de commande CC externe ou d'une gradation résistive peut y parvenir. Malgré le fait que la gradation analogique permet désormais un réglage du niveau, la température de couleur peut changer. La gradation analogique n'est pas recommandée pour les applications où la teinte de la LED est essentielle.

Jetons un coup d'œil aux principales différences entre la gradation PWM et analogique

Considérations matérielles pour PWM

La gradation PWM nécessite certaines considérations lors du développement du système (ou de la carte PC).

Un pilote est généralement nécessaire avec les LED de type rétroéclairage en raison du niveau de courant. Une sortie numérique, comme celle d'un microcontrôleur, ne peut pas être utilisée pour la piloter directement.

Un transistor de type FET (transistor à effet de champ) à niveau logique simple est généralement utilisé comme pilote dans diverses applications. Une résistance sur la grille doit être utilisée pour commuter le FET afin de contrôler le courant de grille, et une résistance est nécessaire si la restriction de courant est souhaitée. Assurez-vous de rechercher les tensions et les courants de commande de rétroéclairage appropriés sur la fiche technique de l'écran LCD.

Un pilote de LED de type à commutation peut piloter le rétroéclairage LED à des courants plus élevés et plus efficacement. Ces pilotes sont plus compliqués et un circuit intégré spécialisé gère souvent la fonction de commutation. L'entrée PWM sur plusieurs circuits intégrés est conçue expressément pour les applications de gradation.

Si un microcontrôleur est utilisé, il faut veiller à se connecter à une broche de sortie qui prend en charge la sortie PWM (minuterie/compteur) si PWM est utilisé comme fonction matérielle.

PWM – Considérations relatives au micrologiciel/logiciel

La gradation PWM exige des considérations particulières en matière de conception de système (ou de carte de circuit imprimé).

Parce que pour le courant élevé, les LED de type rétro-éclairage nécessitent généralement un pilote. Les sorties numériques, telles que celles des microcontrôleurs, ne peuvent pas être utilisées pour le piloter directement.

Typiquement, un simple transistor de type FET (Field-Effect Transistor) à niveau logique est utilisé comme pilote dans une variété d'applications. La commutation du FET pour réguler le courant de grille nécessite une résistance sur la grille, et une résistance est nécessaire si une limitation de courant est souhaitée. Consultez la fiche technique de l'écran LCD pour connaître les tensions et les courants de commande de rétroéclairage corrects.

Un pilote de LED de type à commutation peut piloter le rétroéclairage LED plus efficacement et à des courants plus élevés. Ces pilotes sont plus complexes et la fonction de commutation est souvent gérée par un circuit intégré spécialisé. Les entrées PWM de plusieurs circuits intégrés sont développées spécifiquement pour les applications de gradation.

Si PWM est utilisé comme fonction matérielle, il faut veiller à se connecter à une broche de sortie qui prend en charge la sortie PWM (minuterie/compteur) sur un microcontrôleur.

Fonctionnalités et applications PWM

Lorsque les périodes de marche et d'arrêt de l'interrupteur sont décalées l'une par rapport à l'autre, la quantité d'électricité fournie à la charge augmente. Comme on pouvait s'y attendre, ce type de contrôle offre de nombreux avantages.

Le PWM associé au suivi du point de puissance maximale, ou MPPT, est l'un des principaux moyens de réduire la sortie du panneau solaire pour faciliter son utilisation par une batterie.

Le PWM, en revanche, est idéal pour alimenter les équipements inertiels, tels que les moteurs, car cette commutation unique a moins d'effet sur eux. En raison du lien linéaire entre le fonctionnement des LED et la tension d'entrée, cela s'applique également aux LED.

De plus, la fréquence de commutation PWM ne doit avoir aucun effet sur la charge et la forme d'onde résultante doit être suffisamment lisse pour que la charge puisse être reconnue.

En fonction de l'appareil et de sa fonction, la fréquence de commutation de l'alimentation varie généralement de manière significative. Les cuisinières électriques, les alimentations d'ordinateurs et les amplificateurs audio nécessitent tous des vitesses de commutation de l'ordre de dizaines ou de centaines de kilohertz.

Un autre avantage clé de l'adoption du PWM est la perte de puissance incroyablement faible dans les dispositifs de commutation. Lorsqu'un interrupteur est éteint, aucun courant ne le traverse. De plus, lorsqu'un interrupteur est allumé et envoie de l'électricité à sa charge, il y a une chute de tension négligeable à travers celui-ci.

Articles Relatifs

Tout ce que vous devez savoir sur le contrôle DMX512

Tout ce que vous devez savoir sur la gradation Triac pour les LED

Comment faire varier l'intensité des bandes lumineuses LED

Comment choisir la bonne alimentation LED

Contrôle d'éclairage DMX vs DALI : lequel choisir ?

Le guide ultime de la gradation 0-10V

FAQ

Résumé

La gradation PWM est une méthode simple et peu coûteuse pour régler la luminosité des lumières LED. La gradation PWM présente divers avantages par rapport à la gradation analogique, notamment une économie d'énergie plus élevée, un contrôle plus précis et une durée de vie plus longue. Cependant, il présente plusieurs problèmes, tels que les interférences électromagnétiques possibles et le besoin de circuits de commutation haute fréquence. Cependant, la gradation PWM est une technique importante pour réguler les lumières LED, et son avenir semble prometteur.

LEDYi fabrique de haute qualité Bandes LED et LED néon flex. Tous nos produits passent par des laboratoires de haute technologie pour garantir la plus haute qualité. En outre, nous proposons des options personnalisables sur nos bandes LED et néons flexibles. Ainsi, pour une bande LED premium et un néon flexible LED, contacter LEDYi ASAP!