LED apgaismojums tiek plaši izmantots, jo tas ir efektīvs, izturīgs un ilgs kalpošanas laiks. Viena no sarežģītākajām lietām, izmantojot LED, ir to spilgtuma kontrole. Šeit svarīga ir PWM aptumšošana. LED kontrole PWM aptumšošana ir LED spilgtuma regulēšanas metode, mainot elektriskās strāvas impulsa platumu. PWM aptumšošana kļūst arvien populārāka kā praktiska un efektīva LED gaismas vadības metode.
Kas ir PWM aptumšošana?
PWM spēja kontrolēt dažādas ierīces katrā elektronikas jomā ir lielā mērā atbildīga par tā plašo izmantošanu mūsdienu elektronikas nozarē. PWM signālus izmanto, lai aptumšotu gaismas diodes, vadītu motorus un darbinātu dažādas elektriskās iekārtas. Tātad, kāda ir PWM metodoloģijas funkcionalitāte?
PWM ir metode elektriskā signāla vidējās piegādājamās jaudas samazināšanai. Turklāt procedūra tiek pabeigta, veiksmīgi sadalot signālu tā sastāvdaļās. Runājot par funkcionalitāti, slēdzi starp slodzi un avotu var ātri ieslēgt un izslēgt, lai regulētu slodzei piegādāto vidējo strāvu un spriegumu.
Mainot laiku, kad signāls ir augsts (ON) vai zems (OFF), PWM nodrošina plašu spilgtuma diapazonu (OFF). Atšķirībā no analogās aptumšošanas, kas aptumšo gaismas diodes, mainot izejas jaudu, PWM signāls var būt IESLĒGTS vai IZSLĒGTS jebkurā laikā, kas nozīmē, ka gaismas diodes saņems pilnu spriegumu vai nesaņems elektrību (ti, nodrošinot 10 V, nevis 12 V. mainīt spilgtumu).
Kas ir pastāvīgas strāvas samazināšana (CCR)?
Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana nepārtraukta strāvas samazināšana tehnika nodrošina vienmērīgu strāvas plūsmu uz LED (CCR). Atšķirībā no PWM metodes, kurā LED stāvoklis svārstās starp ieslēgtu un izslēgtu, gaismas diode pastāvīgi deg. Tomēr jūs varat kontrolēt LED spilgtumu, pielāgojot vai mainot pašreizējos līmeņus, izmantojot CCR.
CCR aptumšošanas metodes priekšrocības:
- Ideāli piemērots attālinātām lietojumprogrammām, kurām nepieciešams garš vadu garums un stingras EMI specifikācijas.
- CCR draiveriem ir augstāki izejas sprieguma ierobežojumi (60 V) nekā PWM draiveriem (24.8 V). Šīs specifikācijas attiecas uz 2. klases draiveriem, kas ir UL sertificēti lietošanai gan mitrā, gan sausā vidē.
CCR aptumšošanas metodes trūkumi:
- Gaismas diodes nekonsekventa gaismas ģenerēšana pie ļoti zemām strāvām padara CCR metodi nepiemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama aptumšošana zem 10% no maksimālā spilgtuma. Noslēgumā jāsaka, ka šīs metodes radītā LED veiktspēja šajos pašreizējos līmeņos ir zemāka.
- Zema braukšanas strāva rada nekonsekventu nokrāsu.
PWM kā aptumšošanas signāls
Paplašināsim savu pašreizējo izpratni par impulsa platuma modulāciju. Tagad PWM ir jāatpazīst kā signāls.
Impulsu platuma modulācijas signāli sastāv no kvadrātveida viļņu formas impulsu (PWM) secībām. Katra signāla viļņu formā ir virsotnes un ielejas. Ieslēgšanās laiks ir tad, kad signāla stiprums ir augsts, savukārt izslēgšanas laiks ir tad, kad signāla stiprums ir zems.
Cikls
Darba cikls ir tad, kad signāls var palikt augsts aptumšošanas koncepcijā. Tādējādi signālam ir 100% darba cikls, ja tas vienmēr ir ieslēgts. PWM signāla ieslēgšanās laiku var regulēt. Kad PWM darba cikls ir iestatīts uz 50%, signāls darbojas 50% laika ieslēgts un 50% izslēgts.
Biežums
Impulsa platuma modulācijas (PWM) signāla frekvence ir vēl viena būtiska sastāvdaļa. PWM frekvence nosaka, cik ātri periods — laiks, kas nepieciešams, lai signāls ieslēgtos un izslēgtos — tiek pabeigts ar PWM signālu.
PWM kā LED draivera izeja
Kad PWM signāls tiek pārveidots par līdzstrāvas spriegumu un tiek izmantots kā LED draiveris izeja, notiek impulsa platuma modulācija. PWM izejas ķēde augstā frekvencē samazina līdzstrāvas LED strāvu starp ieslēgšanas un izslēgšanas stāvokļiem. Tādējādi mirgošana, kas izraisa LED gaismas izvades nobīdi, ir neredzama cilvēka acij.
Cilvēki bieži sajauc dažas lietas attiecībā uz atšķirībām starp PWM izvadi un aptumšošanas signālu. Tāpēc ņemsim vērā dažas lietas.
Mehānisms rada PWM signālu kā ciparu signālu, kas padara to konsekventu aptumšotam kabelim. Turpretim draiveris nosaka izejas strāvu, nosakot PWM darba ciklu.
PWM aptumšošanas draiveri tirgū
PWM aptumšošanas draiveri kļūst arvien svarīgāki LED apgaismojumam. Tomēr ir jāzina, ka PWM aptumšošanas draiveri var tikt realizēti divos dažādos veidos, un noskaidrosim, kas tie ir.
Viltus PWM aptumšošana
Viltus aptumšošanas metodes mērķis ir pārveidot PWM ievades analogā vadības signālā. Draiverī atrodas rezistoru-kondensatora (RC) filtrs.
RC filtrs pārveido PWM signālu proporcionālā līdzstrāvas spriegumā, pamatojoties uz darba ciklu. Viltus PWM aptumšošanas priekšrocība ir tā, ka tā ir beztrokšņa, un izejā nav trokšņa, jo LED strāva ir nepārtraukta.
Tomēr šī metode ir problemātiska, jo precizitāte ir slikta, ja PWM maksimālā vērtība ir zem 10 V. Turklāt rezistora-kondensatora (RC) vērtība ierobežo PWM signāla frekvenci.
Īsta PWM aptumšošana
Reālā PWM aptumšošanā LED strāvas ieslēdzas un izslēdzas norādītajā frekvencē un darba ciklā. MCU vai mikrokontrollera klātbūtne draiverī ļauj PWM signālam noteikt maksimālo spriegumu. Īsta PWM aptumšošana atbalsta plašāku PWM frekvenču spektru.
PWM aptumšošanas pamatīpašība ir tās spēja saglabāt LED izejas balto punktu. Turklāt ir pieļaujams paaugstināts atsauces sprieguma līmenis, kas pārsniedz nobīdes kļūdas.
Draivera izstrādes programmatūra pieprasa lietotājiem izvēlēties PWM aptumšošanas režīmu.
Darba cikla (spilgtuma) maiņa ar PWM
Kamēr barošana tiek IESLĒGTA un IZSLĒGTA tik ātri, izmantojot impulsa platuma modulācijas izvadi, gaismas diodes nemirgo. Darba cikls ir termins, ko lieto, lai aprakstītu PWM spilgtuma mērījumus.
Darba cikls ir ķēdes darbības laika proporcija, kurā tā ir IESLĒGTA. Darba cikls ir izteikts procentos, un 100 procenti ir visspilgtākais iespējamais stāvoklis (pilnībā IESLĒGTS) un zemāki procenti, kā rezultātā LED gaismas jauda ir slikta.
PWM signālam ir 50% darba cikls, ja tas ir ieslēgts 50% laika un izslēgts 50% laika. Signāls parādās kā kvadrātveida vilnis, un gaismas spilgtumam jābūt aptuveni vidējam. Ja procents ir lielāks par 50%, signāls pavada vairāk laika IESLĒGTA stāvoklī nekā IZSLĒGTS stāvoklī un otrādi, ja darba cikls ir mazāks par 50%.
Impulsa platuma modulācija (PWM) salīdzinājumā ar LED gaismas diožu analogo aptumšošanu
Līdz ar LED apgaismojuma eksponenciālo pieaugumu tirgū, ir dabiski palielinājies pieprasījums pēc ļoti efektīviem un precīzi regulētiem LED draiveriem. Lai saglabātu LED dizaina energoefektīvu stratēģiju un gala izmantošanas elastību, “viedajiem” ielu apgaismojumiem, lukturīšiem un digitālajām zīmēm, cita starpā, ir nepieciešamas precīzi kontrolētas strāvas un daudzos gadījumos aptumšošanas funkcionalitāte.
PWM aptumšošana
Ar impulsa platuma modulācijas (PWM) aptumšošanu LED strāva īslaicīgi ieslēdzas un izslēdzas. Lai novērstu mirgošanas efektu, ieslēgšanas/izslēgšanas frekvencei jābūt ātrākai, nekā cilvēka acs spēj uztvert (parasti virs 100 Hz). PWM aptumšošanu var ieviest, izmantojot dažādas metodes:
- Izmantojot PWM signālu, lai tieši mainītu spriegumu.
- Ar atvērta kolektora tranzistora palīdzību
- Ar mikrokontrolleri.
Gaismas diodes vidējā strāva ir vienāda ar tās kopējās nominālās strāvas un aptumšošanas darba cikla summu. Projektētājam ir jāņem vērā arī pārveidotāja izejas izslēgšanas un palaišanas aizkavēšanās, kas nosaka ierobežojumus PWM aptumšošanas frekvencei un darba cikla diapazonam.
Analogā aptumšošana
LED strāvas līmeņa regulēšana tiek saukta par analogo aptumšošanu. To var panākt, izmantojot ārējo līdzstrāvas vadības spriegumu vai pretestības aptumšošanu. Neskatoties uz to, ka analogā aptumšošana tagad ļauj regulēt līmeni, krāsu temperatūra var mainīties. Analogā aptumšošana nav ieteicama lietojumiem, kur gaismas diodes nokrāsa ir būtiska.
Apskatīsim galvenās atšķirības starp PWM un analogo aptumšošanu
| PWM aptumšošana | Analogā aptumšošana |
| Spilgtums tiek regulēts, modulējot maksimālo strāvu draiverī | Spilgtums tiek regulēts, mainot līdzstrāvu uz LED |
| Nav krāsu maiņas | Iespējama krāsu maiņa, mainoties LED strāvai |
| Iespējamas pašreizējās iedarbināšanas problēmas | Ierīcei nav ieslēgšanas strāvas |
| Frekvences ierobežojumi un iespējamās bažas par frekvenci | Nav bažas par frekvenci |
| Ļoti lineāras spilgtuma izmaiņas | Spilgtuma linearitāte nav tik laba |
| Zemāka optiskā līdz elektriskā efektivitāte | Augstāka optiskā vai elektriskā efektivitāte (>lūmeni uz patērēto vatu) |
Aparatūras apsvērumi saistībā ar PWM
PWM aptumšošana prasa noteiktus apsvērumus, izstrādājot sistēmu (vai datora plati).
Pašreizējā līmeņa dēļ parasti ir nepieciešams draiveris ar fona apgaismojuma tipa LED. Digitālo izeju, piemēram, mikrokontrollera, nevar izmantot, lai to vadītu tieši.
Vienkāršs loģikas līmeņa FET (lauka efekta tranzistors) tranzistors parasti tiek izmantots kā draiveris dažādās lietojumprogrammās. Lai pārslēgtu FET, lai kontrolētu vārtu strāvu, ir jāizmanto uz vārtiem esošais rezistors, un, ja ir vēlams strāvas ierobežojums, ir nepieciešams rezistors. Pārliecinieties, ka LCD datu lapā atrodat pareizo fona apgaismojuma piedziņas spriegumu un strāvu.
Komutācijas tipa LED draiveris var vadīt LED fona apgaismojumu ar lielāku strāvu un efektīvāk. Šie draiveri ir sarežģītāki, un pārslēgšanas funkciju bieži veic speciālists IC. PWM ieeja vairākos IC ir īpaši paredzēta aptumšošanas lietojumprogrammām.
Ja tiek izmantots mikrokontrolleris, jāraugās, lai izveidotu savienojumu ar izvades kontaktu, kas atbalsta PWM (taimera/skaitītāja) izvadi, ja PWM tiek izmantots kā aparatūras funkcija.
PWM — programmaparatūras/programmatūras apsvērumi
PWM aptumšošana prasa īpašus sistēmas (vai PC plates) dizaina apsvērumus.
Tā kā lielai strāvai fona apgaismojuma tipa gaismas diodēm parasti ir nepieciešams draiveris. Digitālās izejas, piemēram, mikrokontrolleru izejas, nevar izmantot, lai to tieši vadītu.
Parasti vienkārša loģiskā līmeņa FET (Field-Effect Transistor) tipa tranzistors tiek izmantots kā draiveris dažādās lietojumprogrammās. Lai pārslēgtu FET, lai regulētu vārtu strāvu, vārtiem ir nepieciešams rezistors, un ir nepieciešams rezistors, ja ir nepieciešams strāvas ierobežojums. Pārbaudiet LCD datu lapā pareizos fona apgaismojuma piedziņas spriegumus un strāvas.
Komutācijas tipa LED draiveris var vadīt LED fona apgaismojumu efektīvāk un ar lielāku strāvu. Šie draiveri ir sarežģītāki, un pārslēgšanas funkciju bieži apstrādā specializēta IC. Vairākas IC PWM ieejas ir īpaši izstrādātas aptumšošanas lietojumprogrammām.
Ja PWM tiek izmantots kā aparatūras funkcija, jāpievērš uzmanība tam, lai izveidotu savienojumu ar izvades tapu, kas atbalsta PWM (taimeris/skaitītājs) izvadi mikrokontrollerā.
PWM funkcionalitāte un lietojumprogrammas
Kad slēdža ieslēgšanas un izslēgšanas periodi tiek pārvietoti viens pret otru, palielinās slodzei piegādātās elektroenerģijas daudzums. Kā gaidīts, šāda veida kontrole piedāvā daudzas priekšrocības.
PWM, kas savienots pārī ar maksimālā jaudas punkta izsekošanu jeb MPPT, ir viens no galvenajiem veidiem, kā samazināt saules paneļa jaudu, lai atvieglotu akumulatora lietošanu.
No otras puses, PWM ir ideāli piemērots inerciālo iekārtu, piemēram, motoru, darbināšanai, jo šī unikālā pārslēgšana tos mazāk ietekmē. Sakarā ar lineāro saikni starp gaismas diožu darbību un ieejas spriegumu, tas attiecas arī uz gaismas diodēm.
Turklāt PWM pārslēgšanas frekvence nedrīkst ietekmēt slodzi, un iegūtajai viļņu formai jābūt pietiekami gludai, lai slodze to atpazītu.
Atkarībā no ierīces un tās funkcijas, barošanas avota pārslēgšanas frekvence parasti ievērojami atšķiras. Elektrisko diapazonu, datoru barošanas avoti un audio pastiprinātāji prasa pārslēgšanās ātrumu desmitiem vai simtiem kilohercu diapazonā.
Vēl viena svarīga PWM ieviešanas priekšrocība ir neticami zemais jaudas zudums komutācijas ierīcēs. Kad slēdzis ir izslēgts, caur to neplūst strāva. Turklāt, kad slēdzis ir ieslēgts un sūta elektrību savai slodzei, tam ir niecīgs sprieguma kritums.
Saistītie raksti
Viss, kas jums jāzina par DMX512 vadību
Viss, kas jums jāzina par LED gaismas diožu triac aptumšošanu
Kā aptumšot LED sloksnes gaismas
Kā izvēlēties pareizo LED barošanas avotu
DMX un DALI apgaismojuma vadība: kuru izvēlēties?
Galīgais ceļvedis 0–10 V aptumšošanas jomā
FAQ
Kopsavilkums
PWM aptumšošana ir vienkārša un lēta metode LED apgaismojuma spilgtuma regulēšanai. PWM aptumšošanai ir dažādas priekšrocības salīdzinājumā ar analogo aptumšošanu, tostarp augstāka enerģijas ekonomija, precīzāka vadība un ilgāks kalpošanas laiks. Tomēr tas rada vairākas problēmas, piemēram, iespējamo EMI un nepieciešamību pēc augstfrekvences komutācijas shēmām. Tomēr PWM aptumšošana ir svarīgs paņēmiens LED apgaismojuma regulēšanai, un tā nākotne šķiet daudzsološa.
LEDYi ražo augstas kvalitātes LED sloksnes un LED neona flex. Visi mūsu produkti tiek pakļauti augsto tehnoloģiju laboratorijām, lai nodrošinātu visaugstāko kvalitāti. Turklāt mēs piedāvājam pielāgojamas iespējas mūsu LED sloksnēm un neona flex. Tātad augstākās kvalitātes LED sloksnēm un LED neona flex, sazinieties ar LEDYi ASAP!
