LED 조명은 효율성, 내구성 및 긴 수명 때문에 널리 사용됩니다. LED 사용에 있어 가장 까다로운 것 중 하나는 밝기를 제어하는 것입니다. 여기에서 PWM 디밍이 적합합니다. LED 제어 PWM 디밍은 전류의 펄스 폭을 변경하여 LED 밝기를 조절하는 방법입니다. PWM 조광은 LED 조명을 제어하는 실용적이고 효과적인 방법으로 점점 더 선호되고 있습니다.
PWM 디밍이란 무엇입니까?
각 전자 분야의 다양한 장치를 제어할 수 있는 PWM의 능력은 현대 전자 산업에서 PWM이 널리 사용되는 데 크게 책임이 있습니다. PWM 신호는 LED를 어둡게 하고, 모터를 제어하고, 다양한 전기 장비를 실행하는 데 사용됩니다. 그렇다면 PWM 방법론의 기능은 무엇입니까?
PWM 전기 신호의 평균 전달 가능 전력을 줄이는 방법입니다. 또한 신호를 구성 요소로 성공적으로 분리하면 절차가 완료됩니다. 기능면에서 부하와 소스 사이의 스위치는 부하에 공급되는 평균 전류 및 전압을 조절하기 위해 신속하게 켜고 끌 수 있습니다.
신호가 높음(ON) 또는 낮음(OFF)인 시간을 변경함으로써 PWM은 넓은 범위의 밝기(OFF)를 허용합니다. 출력 전원을 변경하여 LED를 어둡게 하는 아날로그 디밍과 달리 PWM 신호는 한 번에 ON 또는 OFF가 될 수 있습니다. 밝기 변경).
정전류 감소(CCR)란 무엇입니까?
XNUMXD덴탈의 지속적인 전류 감소 기술은 LED(CCR)에 안정적인 전류 흐름을 제공합니다. LED 상태가 켜짐과 꺼짐 사이를 오가는 PWM 방식과 달리 LED는 계속 켜져 있습니다. 그러나 CCR을 사용하여 현재 수준을 조정하거나 변경하여 LED의 밝기를 제어할 수 있습니다.
CCR 디밍 방식의 장점:
- 긴 전선 길이와 엄격한 EMI 사양이 필요한 원격 애플리케이션에 이상적입니다.
- CCR 드라이버는 PWM 드라이버(60V)보다 출력 전압 제한(24.8V)이 더 높습니다. 이러한 사양은 습하고 건조한 환경 모두에서 사용할 수 있도록 UL 인증을 받은 클래스 2 드라이버에 적용됩니다.
CCR 디밍 방식의 단점:
- 매우 낮은 전류에서 LED의 일관되지 않은 광 생성은 CCR 방법을 최대 밝기의 10% 미만으로 디밍해야 하는 애플리케이션에 적합하지 않게 만듭니다. 결론적으로, 이러한 현재 수준에서 이 방법으로 생성된 LED 성능은 수준 이하입니다.
- 구동 전류가 낮으면 색조가 일관되지 않습니다.
디밍 신호로서의 PWM
펄스 폭 변조에 대한 현재의 이해를 확장해 보겠습니다. 이제 PWM을 신호로 인식해야 합니다.
펄스 폭 변조 신호는 구형파 펄스(PWM)의 시퀀스로 구성됩니다. 모든 신호의 파형에는 피크와 밸리가 있습니다. 온 타임은 신호 강도가 높을 때이고 오프 타임은 신호 강도가 낮을 때입니다.
듀티 사이클
듀티 사이클은 디밍 개념에서 신호가 높게 유지될 수 있는 때입니다. 따라서 신호는 항상 켜져 있는 경우 100% 듀티 사이클을 갖습니다. PWM 신호의 온타임을 조정할 수 있습니다. PWM 듀티 사이클이 50%로 설정되면 신호는 시간의 50%를 켜고 50%를 끕니다.
진동수
펄스 폭 변조(PWM) 신호 주파수는 또 다른 필수 구성 요소입니다. PWM 주파수는 PWM 신호에 의해 신호가 켜지고 꺼지는 데 걸리는 시간인 기간이 얼마나 빨리 완료되는지를 결정합니다.
LED 드라이버 출력으로서의 PWM
PWM 신호를 DC 전압으로 변환하여 LED 드라이버 출력, 펄스 폭 변조가 발생합니다. PWM 출력 회로는 고주파에서 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이의 DC LED 전류를 차단합니다. 따라서 LED 광 출력의 이동을 유발하는 깜박임은 사람의 눈에 보이지 않습니다.
사람들은 PWM 출력과 디밍 신호 사이의 차이점과 관련하여 몇 가지 사항을 자주 혼동합니다. 따라서 몇 가지 사항에 유의해 보겠습니다.
이 메커니즘은 디지털 신호로 PWM 신호를 생성하여 조광 가능 케이블에서 일관성 있게 만듭니다. 반대로 드라이버는 PWM 듀티 사이클을 감지하여 출력 전류를 결정합니다.
시장의 PWM 디밍 드라이버
PWM 디밍 드라이버는 LED 조명에 점점 더 중요해지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 PWM 디밍 드라이버는 두 가지 다른 방식으로 실현될 수 있다는 점을 알아야 합니다.
가짜 PWM 디밍
페이크 디밍 방법의 목적은 PWM 입력을 아날로그 제어 신호로 변환하는 것입니다. RC(레지스터-커패시터) 필터는 드라이버 내에 있습니다.
RC 필터는 듀티 사이클에 따라 PWM 신호를 비례 DC 전압으로 변환합니다. 가짜 PWM 디밍은 잡음이 없다는 장점이 있으며, LED 전류가 계속 흐르기 때문에 출력에 잡음이 없다.
그럼에도 불구하고 이 방법은 PWM의 피크 값이 10V 미만이면 정밀도가 떨어지기 때문에 문제가 있다. 또한 저항-커패시터(RC) 값은 PWM 신호의 주파수를 제한합니다.
실제 PWM 디밍
실제 PWM 디밍에서 LED 전류는 지정된 주파수 및 듀티 사이클에서 켜고 끕니다. 드라이버에 MCU 또는 마이크로컨트롤러가 있으면 PWM 신호가 피크 전압을 감지할 수 있습니다. 실제 PWM 디밍은 더 넓은 범위의 PWM 주파수를 지원합니다.
PWM 디밍의 기본 기능은 LED 출력의 화이트 포인트를 유지하는 기능입니다. 또한 오프셋 오류를 초과하는 상승된 기준 전압 레벨이 허용됩니다.
드라이버 개발 소프트웨어는 사용자가 PWM 디밍 모드를 선택하도록 요구합니다.
PWM으로 듀티 사이클(밝기) 변경
공급 장치가 ON/OFF되어 펄스 폭 변조 출력을 빠르게 활용하는 동안 LED는 깜박이지 않습니다. 듀티 사이클은 PWM 밝기 측정을 설명하는 데 사용되는 용어입니다.
듀티 사이클은 켜져 있는 회로의 런타임 비율입니다. 듀티 사이클은 백분율로 표시되며 100%는 실행 가능한 가장 밝은 상태(완전히 켜진 상태)를 나타내고 백분율이 낮으면 LED 조명 출력이 저하됩니다.
PWM 신호는 시간의 50%는 켜져 있고 시간의 50%는 꺼져 있는 경우 50% 듀티 사이클을 가집니다. 신호는 구형파로 나타나며 조명의 밝기는 평균 정도여야 합니다. 백분율이 50%보다 크면 신호는 OFF 상태보다 ON 상태에서 더 많은 시간을 보내고 듀티 사이클이 50% 미만이면 그 반대입니다.
펄스 폭 변조(PWM) 대 LED의 아날로그 디밍
시장에서 LED 조명이 기하급수적으로 성장함에 따라 고효율 및 정밀하게 조절되는 LED 드라이버에 대한 수요가 자연스럽게 증가했습니다. 에너지 효율적인 전략과 LED 설계의 최종 사용 유연성을 유지하기 위해 "스마트" 가로등, 손전등 및 디지털 신호는 다른 용도 중에서도 정밀하게 제어되는 전류와 대부분의 경우 디밍 기능이 필요합니다.
PWM 디밍
펄스 폭 변조(PWM) 디밍을 사용하면 LED 전류가 순간적으로 켜졌다 꺼집니다. 깜박임 현상을 방지하려면 온/오프 주파수가 육안으로 인지할 수 있는 것보다 빨라야 합니다(보통 100Hz 이상). PWM 디밍은 다양한 방법을 통해 구현할 수 있습니다.
- PWM 신호를 사용하여 전압을 직접 변경합니다.
- 오픈 컬렉터 트랜지스터를 통해
- 마이크로컨트롤러에 의해.
LED의 평균 전류는 총 공칭 전류와 디밍 듀티 사이클의 합과 같습니다. 설계자는 PWM 디밍 주파수 및 듀티 사이클 범위에 제한을 가하는 컨버터 출력 셧다운 및 스타트업의 지연도 고려해야 합니다.
아날로그 디밍
LED 전류 레벨을 조정하는 것을 아날로그 디밍이라고 합니다. 외부 DC 제어 전압 또는 저항 디밍을 사용하면 이를 달성할 수 있습니다. 이제 아날로그 디밍이 레벨 조정을 허용한다는 사실에도 불구하고 색온도는 바뀔 수 있습니다. LED의 색조가 필수적인 애플리케이션에는 아날로그 디밍이 권장되지 않습니다.
PWM과 아날로그 디밍의 주요 차이점을 살펴보겠습니다.
| PWM 디밍 | 아날로그 디밍 |
| 드라이버의 피크 전류를 변조하여 밝기를 조정합니다. | LED로가는 DC를 변경하여 밝기 조정 |
| 색상 이동 없음 | LED 전류 변화에 따른 가능한 색상 변이 |
| 가능한 전류 돌입 문제 | 장치에 돌입 전류 없음 |
| 빈도 제한 및 가능한 빈도 문제 | 주파수 문제 없음 |
| 매우 선형적인 밝기 변화 | 밝기 선형성이 좋지 않음 |
| 광학에서 전기 효율로 낮추기 | 더 높은 광학 대 전기 효율성(>소비 와트당 루멘) |
PWM에 대한 하드웨어 고려 사항
PWM 디밍은 시스템(또는 PC 보드)을 개발할 때 특정 고려 사항이 필요합니다.
전류 레벨로 인해 백라이트 유형 LED에는 일반적으로 드라이버가 필요합니다. 마이크로컨트롤러의 디지털 출력과 같은 디지털 출력은 직접 구동하는 데 사용할 수 없습니다.
간단한 로직 레벨 FET(Field-Effect Transistor) 유형 트랜지스터는 일반적으로 다양한 애플리케이션에서 드라이버로 사용됩니다. 게이트의 저항은 게이트 전류를 제어하기 위해 FET를 전환하는 데 사용해야 하며 전류 제한이 필요한 경우 저항이 필요합니다. LCD 데이터시트에서 적절한 백라이트 구동 전압 및 전류를 찾아보십시오.
스위칭형 LED 드라이버는 더 높은 전류에서 더 효율적으로 LED 백라이트를 구동할 수 있습니다. 이러한 드라이버는 더 복잡하며 전문 IC가 스위칭 기능을 처리하는 경우가 많습니다. 여러 IC의 PWM 입력은 디밍 애플리케이션용으로 특별히 설계되었습니다.
마이크로 컨트롤러를 사용하는 경우 하드웨어 기능으로 PWM을 사용하는 경우 PWM(타이머/카운터) 출력을 지원하는 출력 핀에 연결하는 데 주의해야 합니다.
PWM – 펌웨어/소프트웨어 고려 사항
PWM 디밍에는 특정 시스템 설계 고려 사항(또는 PC 보드)이 필요합니다.
고전류로 인해 백라이트형 LED는 일반적으로 드라이버가 필요합니다. 마이크로컨트롤러의 디지털 출력과 같은 디지털 출력은 직접 구동하는 데 사용할 수 없습니다.
일반적으로 간단한 로직 레벨의 FET(Field-Effect Transistor) 형태의 트랜지스터가 다양한 애플리케이션에서 드라이버로 사용된다. 게이트 전류를 조절하기 위해 FET를 전환하려면 게이트에 저항이 필요하고 전류 제한이 필요한 경우 저항이 필요합니다. 올바른 백라이트 구동 전압 및 전류에 대해서는 LCD 데이터시트를 확인하십시오.
스위칭형 LED 드라이버는 LED 백라이트를 보다 효율적이고 더 큰 전류로 구동할 수 있습니다. 이러한 드라이버는 더 복잡하며 스위칭 기능은 특수 IC에서 자주 처리됩니다. 여러 IC의 PWM 입력은 디밍 애플리케이션을 위해 특별히 개발되었습니다.
PWM을 하드웨어 기능으로 활용하는 경우 마이크로 컨트롤러에서 PWM(타이머/카운터) 출력을 지원하는 출력 핀에 연결하는 데 주의해야 합니다.
PWM 기능 및 애플리케이션
스위치의 켜짐 및 꺼짐 기간이 서로 상대적으로 이동하면 부하에 전달되는 전기량이 증가합니다. 예상대로 이러한 유형의 제어는 많은 이점을 제공합니다.
최대 전력점 추적(MPPT)과 짝을 이룬 PWM은 태양광 패널 출력을 줄여 배터리가 더 쉽게 사용할 수 있도록 하는 주요 방법 중 하나입니다.
반면에 PWM은 모터와 같은 관성 장비에 전원을 공급하는 데 이상적입니다. 이 고유한 전환이 장비에 미치는 영향이 적기 때문입니다. LED의 기능과 입력 전압 사이의 선형 링크로 인해 이는 LED에도 적용됩니다.
또한 PWM 스위칭 주파수는 부하에 영향을 미치지 않아야 하며 결과 파형은 부하가 인식할 수 있을 만큼 충분히 부드러워야 합니다.
장치 및 해당 기능에 따라 전원 공급 장치의 스위칭 주파수는 일반적으로 크게 달라집니다. 전기 레인지, 컴퓨터 전원 공급 장치 및 오디오 증폭기는 모두 수십 또는 수백 킬로헤르츠 범위의 스위칭 속도가 필요합니다.
PWM 채택의 또 다른 주요 이점은 스위칭 장치에서 매우 낮은 전력 손실입니다. 스위치가 꺼지면 전류가 흐르지 않습니다. 또한 스위치가 켜져 있고 부하에 전기를 보낼 때 전압 강하가 무시할 수 있습니다.
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자주 묻는 질문
요약
PWM 디밍은 LED 조명의 밝기를 조정하는 간단하고 저렴한 방법입니다. PWM 디밍은 아날로그 디밍에 비해 더 높은 에너지 경제성, 더 정밀한 제어, 더 긴 수명 등 다양한 이점이 있습니다. 그러나 가능한 EMI 및 고주파 스위칭 회로의 필요성과 같은 몇 가지 문제를 제시합니다. 그러나 PWM 조광은 LED 조명을 조절하는 중요한 기술이며 그 미래가 유망해 보입니다.
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