תאורת LED נמצאת בשימוש נרחב בגלל היעילות, העמידות ותוחלת החיים הארוכה שלה. אחד הדברים הקשים ביותר בשימוש בנורות LED הוא שליטה בבהירות שלהם. כאן, עמעום PWM רלוונטי. שליטה על נוריות עמעום PWM היא שיטה לוויסות בהירות LED על ידי שינוי רוחב הפולסים של הזרם החשמלי. עמעום PWM הופך לאהוב יותר ויותר כשיטה מעשית ויעילה לשליטה בנורות LED.
מהו עמעום PWM?
היכולת של PWM לשלוט במגוון מכשירים בכל תחום של אלקטרוניקה אחראית במידה רבה לשימוש הנרחב שלה בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית. אותות PWM משמשים לעמעום נוריות LED, לשלוט במנועים ולהפעיל מבחר של ציוד חשמלי שונה. לפיכך, מהי הפונקציונליות של מתודולוגיית PWM?
PWM היא שיטה להפחתת ההספק הממוצע של אות חשמלי. בנוסף, ההליך הושלם על ידי הפרדת האות בהצלחה לחלקיו המרכיבים אותו. מבחינת פונקציונליות, ניתן להפעיל ולכבות את המתג בין העומס למקור במהירות כדי לווסת את הזרם והמתח הממוצעים המסופקים לעומס.
על ידי שינוי משך הזמן שהאות גבוה (ON) או נמוך (OFF), PWM מאפשר טווח רחב של בהירות (OFF). בניגוד לעמעום אנלוגי, המעמעם את נוריות ה-LED על ידי שינוי הספק המוצא, אות ה-PWM עשוי להיות מופעל או כבוי בכל עת, כלומר הנוריות יקבלו את המתח המלא או ללא חשמל (כלומר, לספק 10V במקום 12V ל לשנות את הבהירות).
מהי הפחתת זרם קבוע (CCR)?
אל האני הפחתת זרם מתמשכת הטכניקה מספקת זרימת זרם קבועה ל-LED (CCR). בניגוד לשיטת ה-PWM, שבה מצב ה-LED משתנה בין דלוק לכבוי, ה-LED דולק כל הזמן. עם זאת, אתה יכול לשלוט בבהירות ה-LED על ידי התאמה או שינוי של הרמות הנוכחיות באמצעות CCR.
יתרונות שיטת עמעום CCR:
- אידיאלי עבור יישומים מרוחקים הדורשים אורכי חוטים ארוכים ומפרטי EMI מחמירים.
- למנהלי התקן CCR יש מגבלות מתח מוצא גבוהות יותר (60 וולט) מאשר לדרייברים של PWM (24.8 וולט). מפרטים אלה חלים על מנהלי התקנים Class 2 בעלי אישור UL לשימוש בסביבה לחה ויבשה כאחד.
החסרונות של שיטת עמעום CCR:
- יצירת אור לא עקבית של נוריות בזרמים נמוכים מאוד הופכת את שיטת ה-CCR לבלתי הולמת עבור יישומים הדורשים עמעום מתחת ל-10% מהבהירות המרבית. לסיכום, ביצועי ה-LED המיוצרים בשיטה זו ברמות הנוכחיות הללו הם נמוכים יותר.
- זרם נהיגה נמוך מוביל לגוון לא עקבי.
PWM כאות עמעום
בואו נרחיב את ההבנה הנוכחית שלנו לגבי אפנון רוחב דופק. כעת, יש לזהות את ה-PWM כאות.
אותות אפנון רוחב פעימה מורכבים מרצפים של פולסים בצורת גל ריבועי (PWM). יש פסגות ועמקים בצורת הגל של כל אות. זמן ההפעלה הוא כאשר עוצמת האות גבוהה, ואילו זמן השבתה הוא כאשר עוצמת האות נמוכה.
מחזור עבודה
מחזור העבודה הוא כאשר האות יכול להישאר גבוה בקונספט העמעום. לפיכך, לאות יש מחזור עבודה של 100% אם הוא דולק תמיד. ניתן לכוונן את זמן ההפעלה של אות PWM. כאשר מחזור העבודה של PWM מוגדר ל-50%, האות פועל 50% מהזמן מופעל ו-50% הנחה.
תדר
תדר האות של אפנון רוחב הדופק (PWM) הוא מרכיב חיוני נוסף. תדר PWM קובע באיזו מהירות תקופה - משך הזמן שלוקח לאות להידלק ולכבות - מושלמת על ידי אות PWM.
PWM כפלט מנהל התקן LED
כאשר אות PWM מומר למתח DC ומשמש כ- נהג לד פלט, אפנון רוחב הדופק מתרחש. מעגל הפלט PWM חותך את זרמי LED DC בין מצבי ההפעלה והכיבוי בתדר גבוה. מכאן שההבהוב הגורם לשינוי בתפוקת אור ה-LED אינו נראה לעין האנושית.
לעתים קרובות אנשים מבלבלים בין כמה דברים לגבי ההבחנות בין פלט PWM לאות עמעום. אז בואו נשים לב לכמה דברים.
המנגנון מייצר אות PWM כאות דיגיטלי, מה שהופך אותו לעקבי בכבל הניתן לעמעום. לעומת זאת, הנהג קובע את זרם המוצא על ידי זיהוי מחזור העבודה של PWM.
מנהלי התקנים לעמעום PWM בשוק
מנהלי העמעום של PWM הופכים מכריעים יותר ויותר עבור תאורת LED. עם זאת, יש צורך לדעת שמנהלי עמעום PWM עשויים להתממש בשתי דרכים שונות, ובואו נגלה מה הם.
עמעום PWM מזויף
מטרת שיטת העמעום המזויף היא להמיר כניסות PWM לאות בקרה אנלוגי. מסנן נגד-קבלים (RC) נמצא בתוך הדרייבר.
מסנן ה-RC ממיר את אות PWM למתח DC פרופורציונלי המבוסס על מחזור העבודה. לעמעום PWM מזויף יש את היתרון בכך שהוא חסר רעש, ואין רעש במוצא כי זרם ה-LED הוא רציף.
עם זאת, שיטה זו בעייתית מכיוון שהדיוק גרוע אם ערך השיא של ה-PWM נמוך מ-10V. יתר על כן, ערך הנגד-קבלים (RC) מגביל את התדירות של אות PWM.
עמעום PWM אמיתי
בעמעום PWM אמיתי, זרמי LED נדלקים ונכבים בתדר ובמחזור העבודה שצוינו. הנוכחות של ה-MCU או המיקרו-בקר במנהל ההתקן מאפשרת לאות PWM לזהות מתחי שיא. עמעום PWM אמיתי תומך בספקטרום רחב יותר של תדרי PWM.
תכונה בסיסית של עמעום PWM היא היכולת שלו לשמור על הנקודה הלבנה של פלט LED. בנוסף, מותרת רמת מתח ייחוס מוגברת העולה על שגיאות היסט.
תוכנת פיתוח מנהל ההתקן דורשת מהמשתמשים לבחור במצב עמעום PWM.
שינוי מחזור העבודה (בהירות) עם PWM
בעוד שהאספקה מופעלת ומכבה כל כך מהר תוך שימוש בפלט אפנון רוחב דופק, הנוריות אינן מהבהבות. Duty Cycle הוא המונח המשמש לתיאור מדידת בהירות PWM.
מחזור העבודה הוא היחס מזמן הריצה של המעגל שהוא פועל. מחזור העבודה מבוטא באחוזים, כאשר 100 אחוזים מייצגים את המצב הבהיר ביותר האפשרי (מופעל במלואו) ואחוזים נמוכים יותר הגורמים לתפוקת אור LED גרועה.
לאות PWM יש מחזור עבודה של 50% אם הוא פועל 50% מהזמן וכבוי 50% מהזמן. האות מופיע כגל מרובע, והבהירות של האורות צריכה להיות בערך ממוצעת. כאשר האחוז גדול מ-50%, האות מבלה יותר זמן במצב ON מאשר במצב OFF, ולהיפך כאשר מחזור העבודה הוא פחות מ-50%.
אפנון רוחב דופק (PWM) לעומת עמעום אנלוגי של נוריות
עם הצמיחה האקספוננציאלית של תאורת LED בשוק, חלה עלייה טבעית בביקוש לדרייברי LED יעילים ומווסתים במדויק. כדי לשמר את האסטרטגיה החסכונית באנרגיה וגמישות השימוש הקצה של עיצוב LED, פנסי רחוב "חכמים", פנסים ושלטים דיגיטליים, בין היתר, דורשים זרמים מבוקרים במדויק, ובמקרים רבים, פונקציונליות עמעום.
עמעום PWM
עם עמעום של אפנון רוחב דופק (PWM), זרם ה-LED נדלק ונכבה לרגע. כדי למנוע אפקט הבהוב, תדר ההפעלה/כיבוי חייב להיות מהיר יותר ממה שהעין האנושית יכולה לקלוט (בדרך כלל מעל 100 הרץ). ניתן ליישם עמעום PWM באמצעות מגוון שיטות:
- שימוש באות PWM לשינוי מתח ישירות.
- דרך טרנזיסטור אספן פתוח
- על ידי מיקרו-בקר.
הזרם הממוצע של נורית LED שווה לסכום הזרם הנומינלי הכולל ומחזור העבודה שלו. המתכנן חייב לקחת בחשבון גם את העיכובים בכיבוי וההפעלה של יציאת הממיר, אשר מטילים מגבלות על תדר העמעום של PWM וטווח מחזור העבודה.
עמעום אנלוגי
כוונון רמת זרם ה-LED מכונה עמעום אנלוגי. שימוש במתח בקרת DC חיצוני או עמעום התנגדות יכול להשיג זאת. למרות העובדה שעמעום אנלוגי מאפשר כעת התאמה ברמה, טמפרטורת הצבע יכולה להשתנות. עמעום אנלוגי אינו מומלץ ליישומים בהם גוון ה-LED חיוני.
בואו נסתכל על ההבדלים העיקריים בין PWM ועמעום אנלוגי
| עמעום PWM | עמעום אנלוגי |
| הבהירות מותאמת על ידי אפנון זרם השיא במנהל ההתקן | הבהירות מותאמת על ידי שינוי ה-DC עובר לנורת LED |
| ללא שינוי צבע | שינוי צבע אפשרי כאשר זרם LED משתנה |
| בעיות כניסת זרם אפשריות | אין זרם פריצה למכשיר |
| מגבלות תדירות וחששות אפשריים בתדירות | אין חששות בתדירות |
| שינוי ליניארי מאוד בבהירות | ליניאריות בהירות לא כל כך טובה |
| יעילות אופטית לחשמלית נמוכה יותר | יעילות אופטית לחשמלית גבוהה יותר (>לומן לוואט נצרך) |
שיקולי חומרה עבור PWM
עמעום PWM דורש שיקולים מסוימים בעת פיתוח המערכת (או לוח המחשב).
בדרך כלל יש צורך בנהג עם נוריות מסוג תאורה אחורית עקב הרמה הנוכחית. לא ניתן להשתמש בפלט דיגיטלי, כמו אחד ממיקרו-בקר, כדי להניע אותו ישירות.
טרנזיסטור מסוג FET ברמה לוגית פשוטה (Field-Effect Transistor) משמש בדרך כלל כמנהל התקן ביישומים שונים. יש להשתמש בנגד על השער כדי להעביר את ה-FET לשלוט בזרם השער, ויש צורך בנגד אם יש צורך בהגבלת הזרם. ודא שאתה מחפש את המתחים והזרמים הנכונים של התאורה האחורית בגליון הנתונים של ה-LCD.
מנהל התקן LED מסוג מיתוג עשוי להניע את תאורת ה-LED האחורית בזרמים גבוהים יותר וביעילות רבה יותר. מנהלי התקנים אלה מסובכים יותר, ו-IC מומחה מטפל לעתים קרובות בפונקציית המיתוג. כניסת ה-PWM במספר ICs מתוכננת באופן מפורש עבור יישומי עמעום.
אם נעשה שימוש במיקרו-בקר, יש להקפיד על חיבור לפין פלט התומך בפלט PWM (טיימר/מונה) אם PWM משמש כפונקציית חומרה.
PWM - שיקולי קושחה/תוכנה
עמעום PWM דורש שיקולים מיוחדים של עיצוב מערכת (או לוח PC).
בגלל הזרם הגבוה, נוריות LED מסוג תאורה אחורית דורשות בדרך כלל דרייבר. לא ניתן להשתמש ביציאות דיגיטליות, כגון אלה של מיקרו-בקרים, כדי להניע אותו ישירות.
בדרך כלל, טרנזיסטור מסוג FET ברמה לוגית פשוטה (Field-Effect Transistor) משמש כמנהל התקן במגוון יישומים. החלפת ה-FET כדי לווסת את זרם השער מצריכה נגד על השער, ונדרש נגד אם יש צורך בהגבלת זרם. בדוק בגיליון הנתונים של ה-LCD את המתחים והזרמים הנכונים של התאורה האחורית.
מנהל התקן LED מסוג מיתוג עשוי להניע את תאורת ה-LED האחורית בצורה יעילה יותר ובזרמים גדולים יותר. מנהלי התקנים אלה מורכבים יותר, ופונקציית המיתוג מטופלת לעתים קרובות על ידי IC מיוחד. כניסות PWM של מספר IC פותחו במיוחד עבור יישומי עמעום.
אם נעשה שימוש ב-PWM כפונקציית חומרה, יש לשים לב לחיבור לפין פלט התומך בפלט PWM (טיימר/מונה) במיקרו-בקר.
פונקציונליות ויישומים של PWM
כאשר תקופות ההפעלה והכיבוי של המתג מוזזות זו לזו, כמות החשמל המועברת לעומס עולה. כצפוי, שליטה מסוג זה מציעה יתרונות רבים.
PWM בשילוב עם מעקב נקודת חשמל מקסימלי, או MPPT, היא אחת הדרכים העיקריות להפחתת תפוקת הפנל הסולארי כדי להקל על הסוללה להשתמש בה.
PWM, לעומת זאת, אידיאלי להנעת ציוד אינרציאלי, כגון מנועים, מכיוון שלמיתוג הייחודי הזה יש פחות השפעה עליהם. בשל הקשר הליניארי בין תפקוד ה-LED למתח הכניסה, זה חל גם על נוריות LED.
בנוסף, לתדר המיתוג של PWM לא חייבת להיות השפעה על העומס, וצורת הגל המתקבלת חייבת להיות חלקה מספיק כדי שהעומס יזהה.
בהתאם למכשיר ולתפקודו, תדירות המיתוג של ספק הכוח תשתנה בדרך כלל באופן משמעותי. טווחים חשמליים, ספקי כוח למחשבים ומגברי שמע כולם דורשים מהירויות מיתוג בטווח של עשרות או מאות קילו-הרץ.
יתרון מרכזי נוסף של אימוץ PWM הוא אובדן הספק הנמוך להפליא בהתקני מיתוג. כאשר מתג כבוי, לא זורם דרכו זרם. בנוסף, כאשר מתג פועל ושולח חשמל לעומס שלו, יש ירידת מתח זניחה על פניו.
מאמרים נוספים
כל מה שאתה צריך לדעת על בקרת DMX512
כל מה שאתה צריך לדעת על עמעום Triac עבור נוריות LED
כיצד לבחור את ספק הכוח המתאים של LED
DMX לעומת DALI בקרת תאורה: באיזה מהם לבחור?
המדריך האולטימטיבי לעמעום 0-10V
שאלות נפוצות
<br> סיכום
עמעום PWM הוא שיטה פשוטה וזולה להתאמת בהירות של נורות LED. לעמעום PWM יש יתרונות שונים על פני עמעום אנלוגי, כולל חסכון באנרגיה גבוה יותר, שליטה מדויקת יותר ותוחלת חיים ארוכה יותר. עם זאת, הוא מציג מספר בעיות, כמו EMI אפשרי והצורך במעגלי מיתוג בתדר גבוה. עם זאת, עמעום PWM הוא טכניקה חשובה לוויסות נורות LED, והעתידה שלה נראה מבטיח.
LEDYi מייצרת באיכות גבוהה פסי לד ו-LED ניאון פלקס. כל המוצרים שלנו עוברים מעבדות הייטק על מנת להבטיח את האיכות המרבית. חוץ מזה, אנו מציעים אפשרויות הניתנות להתאמה אישית על פסי ה-LED והניאון flex שלנו. אז, עבור פס LED פרימיום ו-LED ניאון flex, צור קשר עם LEDYi בהקדם האפשרי!
