LED-verlichting wordt veel gebruikt vanwege de effectiviteit, duurzaamheid en lange levensduur. Een van de lastigste dingen bij het gebruik van LED's is het regelen van hun helderheid. Hier is PWM-dimmen relevant. controle van LED's PWM-dimmen is een methode om de helderheid van LED's te regelen door de pulsbreedte van de elektrische stroom te wijzigen. PWM-dimmen wordt steeds populairder als een praktische en effectieve methode om LED-verlichting aan te sturen.
Wat is PWM-dimmen?
Het vermogen van PWM om verschillende apparaten op elk gebied van elektronica te besturen, is grotendeels verantwoordelijk voor het wijdverbreide gebruik ervan in de moderne elektronica-industrie. PWM-signalen worden gebruikt om LED's te dimmen, motoren aan te sturen en een assortiment van verschillende elektrische apparatuur aan te sturen. Wat is dus de functionaliteit van de PWM-methodiek?
PWM is een methode om het gemiddelde leverbare vermogen van een elektrisch signaal te verminderen. Bovendien wordt de procedure voltooid door het signaal met succes in zijn samenstellende delen te scheiden. Qua functionaliteit kan de schakelaar tussen de belasting en de bron snel worden in- en uitgeschakeld om de gemiddelde stroom en spanning die aan de belasting wordt geleverd te regelen.
Door de hoeveelheid tijd te variëren dat het signaal hoog (AAN) of laag (UIT) is, zorgt PWM voor een breed scala aan helderheid (UIT). In tegenstelling tot analoog dimmen, waarbij LED's worden gedimd door het uitgangsvermogen te wijzigen, kan het PWM-signaal op elk moment AAN of UIT zijn, wat betekent dat de LED's de volledige spanning of geen elektriciteit krijgen (dwz 10V leveren in plaats van 12V naar helderheid wijzigen).
Wat is constante stroomreductie (CCR)?
De Politia Militar hield zelfs tijdens de pre-carnaval festiviteiten de zaken al nauwlettend in de gaten. continue stroomreductie techniek zorgt voor een constante stroomtoevoer naar de LED (CCR). In tegenstelling tot de PWM-methode, waarbij de LED-status schommelt tussen aan en uit, staat de LED constant aan. Toch kunt u de helderheid van de LED regelen door de huidige niveaus aan te passen of te wijzigen met behulp van CCR.
Voordelen van de CCR-dimmethode:
- Ideaal voor toepassingen op afstand die lange draadlengtes en strenge EMI-specificaties vereisen.
- CCR-stuurprogramma's hebben hogere uitgangsspanningsbeperkingen (60 V) dan PWM-stuurprogramma's (24.8 V). Deze specificaties zijn van toepassing op Klasse 2-drivers die UL-gecertificeerd zijn voor gebruik in zowel vochtige als droge omgevingen.
Nadelen van de CCR-dimmethode:
- De inconsistente lichtopwekking van LED's bij zeer lage stromen maakt de CCR-methode ongeschikt voor toepassingen waarbij dimmen onder 10% van de maximale helderheid vereist is. Concluderend, de LED-prestaties die door deze methode worden geproduceerd op deze huidige niveaus zijn ondermaats.
- Lage aandrijfstroom leidt tot een inconsistente tint.
PWM als dimsignaal
Laten we ons huidige begrip van pulsbreedtemodulatie uitbreiden. Nu moet de PWM worden herkend als een signaal.
Pulsbreedtemodulatiesignalen bestaan uit reeksen blokgolfvormige pulsen (PWM). Er zijn pieken en dalen in de golfvorm van elk signaal. De aan-tijd is wanneer de signaalsterkte hoog is, terwijl de uit-tijd is wanneer de signaalsterkte laag is.
Duty Cycle
De duty cycle is wanneer het signaal hoog kan blijven in het dimconcept. Daarom heeft het signaal een 100% duty cycle als het altijd aan is. De aan-tijd van het PWM-signaal kan worden aangepast. Wanneer de PWM duty cycle is ingesteld op 50%, loopt het signaal 50% van de tijd aan en 50% uit.
Frequentie
De signaalfrequentie van de pulsbreedtemodulatie (PWM) is een ander essentieel onderdeel. De PWM-frequentie bepaalt hoe snel een periode - de hoeveelheid tijd die nodig is om het signaal in en uit te schakelen - wordt voltooid door het PWM-signaal.
PWM als LED-stuurprogramma-uitvoer
Wanneer het PWM-signaal wordt omgezet in een gelijkspanning en wordt gebruikt als een LED-stuurprogramma output, pulsbreedtemodulatie optreedt. Het PWM-uitgangscircuit snijdt de DC-LED-stromen tussen de aan- en uit-status met een hoge frequentie af. Daarom is de flikkering die een verschuiving in de LED-lichtopbrengst veroorzaakt onzichtbaar voor het menselijk oog.
Mensen verwarren vaak een paar dingen met betrekking tot het onderscheid tussen PWM-uitgang en dimsignaal. Laten we daarom op een paar dingen letten.
Het mechanisme produceert een PWM-signaal als een digitaal signaal, waardoor het consistent is op de dimbare kabel. De driver daarentegen bepaalt de uitgangsstroom door de PWM-werkcyclus te detecteren.
PWM-dimstuurprogramma's op de markt
PWM-dimdrivers worden steeds belangrijker voor LED-verlichting. Desalniettemin is het noodzakelijk om te weten dat PWM-dimstuurprogramma's op twee verschillende manieren kunnen worden gerealiseerd, en laten we eens kijken wat ze zijn.
Nep PWM-dimmen
Het doel van de nep-dimmethode is om PWM-ingangen om te zetten in een analoog stuursignaal. Een weerstand-condensator (RC) filter bevindt zich in de driver.
Het RC-filter zet het PWM-signaal om in een proportionele gelijkspanning op basis van de duty-cycle. Nep PWM-dimmen heeft het voordeel dat het geruisloos is en dat er geen ruis aan de uitgang is omdat de LED-stroom continu is.
Desalniettemin is deze methode problematisch omdat de precisie slecht is als de piekwaarde van de PWM lager is dan 10V. Bovendien beperkt de waarde van de weerstand-condensator (RC) de frequentie van het PWM-signaal.
Echt PWM-dimmen
Bij echt PWM-dimmen schakelen LED-stromen in en uit met de gespecificeerde frequentie en duty cycle. Door de aanwezigheid van de MCU of microcontroller in de driver kan het PWM-signaal piekspanningen detecteren. Echt PWM-dimmen ondersteunt een breder spectrum van PWM-frequenties.
Een fundamenteel kenmerk van PWM-dimmen is het vermogen om het witpunt van de LED-uitvoer te behouden. Bovendien is een verhoogd referentiespanningsniveau toegestaan dat de offsetfouten overschrijdt.
De software voor het ontwikkelen van stuurprogramma's vereist dat gebruikers de PWM-dimmodus kiezen.
Veranderen van de Duty Cycle (helderheid) met PWM
Terwijl de voeding zo snel AAN en UIT wordt geschakeld met behulp van pulsbreedtemodulatie-uitvoer, flikkeren de LED's niet. Duty Cycle is de term die wordt gebruikt om de meting van PWM-helderheid te beschrijven.
De duty cycle is het deel van de looptijd van het circuit dat het AAN is. De duty cycle wordt uitgedrukt als een percentage, waarbij 100 procent de helderst haalbare toestand vertegenwoordigt (volledig AAN) en lagere percentages resulteren in een slechte LED-lichtopbrengst.
Het PWM-signaal heeft een duty cycle van 50% als het 50% van de tijd aan staat en 50% van de tijd uit. Het signaal verschijnt als een blokgolf en de helderheid van de lichten moet ongeveer gemiddeld zijn. Wanneer het percentage groter is dan 50%, staat het signaal langer in de AAN-stand dan in de UIT-stand, en vice versa wanneer de duty cycle minder dan 50% is.
Pulsbreedtemodulatie (PWM) versus analoog dimmen van LED's
Met de exponentiële groei van LED-verlichting op de markt, is er een natuurlijke stijging van de vraag naar zeer efficiënte en nauwkeurig geregelde LED-drivers. Om de energie-efficiënte strategie en de flexibiliteit van het eindgebruik van LED-ontwerpen te behouden, vereisen onder meer "slimme" straatverlichting, zaklampen en digitale borden nauwkeurig gecontroleerde stromen en, in veel gevallen, dimfunctionaliteit.
PWM dimmen
Bij het dimmen met pulsbreedtemodulatie (PWM) is de LED-stroom tijdelijk aan en uit. Om een flikkerend effect te voorkomen, moet de aan/uit-frequentie sneller zijn dan wat het menselijk oog kan waarnemen (meestal meer dan 100 Hz). PWM-dimmen kan op verschillende manieren worden geïmplementeerd:
- Een PWM-signaal gebruiken om de spanning direct te wijzigen.
- Door middel van een open-collectortransistor
- Door een microcontroller.
De gemiddelde stroom van een LED is gelijk aan de som van de totale nominale stroom en de dim-duty cycle. De ontwerper moet ook rekening houden met vertragingen bij het uitschakelen en opstarten van de omvormeruitgang, die beperkingen opleggen aan de PWM-dimfrequentie en het duty cycle-bereik.
Analoog dimmen
Het aanpassen van het LED-stroomniveau wordt analoog dimmen genoemd. Dit kan worden bereikt door een externe DC-stuurspanning of resistief dimmen te gebruiken. Ondanks dat analoog dimmen nu niveauregeling mogelijk maakt, kan de kleurtemperatuur verschuiven. Analoog dimmen wordt niet aanbevolen voor toepassingen waarbij de tint van de LED essentieel is.
Laten we eens kijken naar de belangrijkste verschillen tussen PWM en analoog dimmen
| PWM dimmen | Analoog dimmen |
| De helderheid wordt aangepast door de piekstroom in de driver te moduleren | Helderheid aangepast door de DC naar de LED te veranderen |
| Geen kleurverschuiving | Mogelijke kleurverschuiving als LED-stroom verandert |
| Mogelijke huidige inschakelproblemen | Geen inschakelstroom naar apparaat |
| Frequentiebeperkingen en mogelijke frequentieproblemen | Geen zorgen over de frequentie |
| Zeer lineaire verandering in helderheid | Helderheid lineariteit niet zo goed |
| Lagere optische naar elektrische efficiëntie | Hoger optisch naar elektrisch rendement (> lumen per verbruikte watt) |
Hardware-overwegingen voor PWM
PWM-dimmen vereist bepaalde overwegingen bij de ontwikkeling van het systeem (of printplaat).
Vanwege het huidige niveau is meestal een driver nodig bij LED's van het backlight-type. Een digitale uitgang, zoals die van een microcontroller, kan niet worden gebruikt om deze rechtstreeks aan te sturen.
Een eenvoudige transistor van het FET-type (Field-Effect Transistor) met logisch niveau wordt meestal gebruikt als driver in verschillende toepassingen. Er moet een weerstand op de poort worden gebruikt om de FET te schakelen om de poortstroom te regelen, en een weerstand is nodig als de stroombeperking gewenst is. Zorg ervoor dat u de juiste spanningen en stromen voor de achtergrondverlichting opzoekt op het LCD-gegevensblad.
Een LED-driver van het schakelende type kan de LED-achtergrondverlichting met hogere stromen en efficiënter aansturen. Deze stuurprogramma's zijn ingewikkelder en een gespecialiseerd IC zorgt vaak voor de schakelfunctie. De PWM-ingang op meerdere IC's is speciaal ontworpen voor dimtoepassingen.
Als een microcontroller wordt gebruikt, moet erop worden gelet dat deze wordt aangesloten op een uitvoerpen die PWM-uitvoer (timer/teller) ondersteunt als PWM wordt gebruikt als een hardwarefunctie.
PWM - Overwegingen bij firmware/software
PWM-dimmen vereist specifieke systeemontwerpoverwegingen (of printplaat).
Vanwege de hoge stroomsterkte hebben LED's van het backlight-type meestal een driver nodig. Digitale uitgangen, zoals die van microcontrollers, kunnen niet worden gebruikt om deze rechtstreeks aan te sturen.
Gewoonlijk wordt een eenvoudige FET-transistor van het logische niveau (Field-Effect Transistor) gebruikt als driver in een verscheidenheid aan toepassingen. Het schakelen van de FET om de poortstroom te regelen vereist een weerstand op de poort en een weerstand is vereist als stroombegrenzing gewenst is. Controleer het LCD-gegevensblad voor de juiste spanningen en stromen voor het aansturen van de achtergrondverlichting.
Een LED-driver van het schakelende type kan de LED-achtergrondverlichting effectiever en met grotere stromen aansturen. Deze stuurprogramma's zijn complexer en de schakelfunctie wordt vaak afgehandeld door een gespecialiseerd IC. De PWM-ingangen van verschillende IC's zijn speciaal ontwikkeld voor dimtoepassingen.
Als PWM wordt gebruikt als een hardwarefunctie, moet erop worden gelet dat deze wordt aangesloten op een uitvoerpen die PWM-uitvoer (timer/teller) op een microcontroller ondersteunt.
PWM-functionaliteit en toepassingen
Wanneer de aan- en uitperioden van de schakelaar ten opzichte van elkaar worden verschoven, stijgt de hoeveelheid elektriciteit die aan de belasting wordt geleverd. Zoals verwacht biedt dit type besturing veel voordelen.
PWM in combinatie met Maximum Power Point Tracking, of MPPT, is een van de belangrijkste manieren om de output van zonnepanelen te verminderen, zodat het voor een batterij gemakkelijker wordt om deze te gebruiken.
PWM daarentegen is ideaal voor het aandrijven van traagheidsapparatuur, zoals motoren, omdat deze unieke schakeling daar minder invloed op heeft. Door de lineaire koppeling tussen de werking van leds en de ingangsspanning geldt dit ook voor leds.
Bovendien mag de PWM-schakelfrequentie geen effect hebben op de belasting en moet de resulterende golfvorm soepel genoeg zijn om door de belasting te worden herkend.
Afhankelijk van het apparaat en zijn functie zal de schakelfrequentie van de voeding doorgaans aanzienlijk variëren. Elektrische reeksen, computervoedingen en audioversterkers vereisen allemaal schakelsnelheden in het bereik van tientallen of honderden kilohertz.
Een ander belangrijk voordeel van het toepassen van PWM is het ongelooflijk lage vermogensverlies in schakelapparaten. Als een schakelaar is uitgeschakeld, loopt er geen stroom door. Bovendien, wanneer een schakelaar is ingeschakeld en elektriciteit naar zijn belasting stuurt, is er een verwaarloosbare spanningsval erover.
Gerelateerde artikelen
Alles wat u moet weten over DMX512-besturing
Alles wat u moet weten over Triac-dimmen voor LED's
Hoe LED-stripverlichting te dimmen
Hoe u de juiste LED-voeding kiest?
DMX vs. DALI-lichtregeling: welke te kiezen?
De ultieme gids voor 0-10V dimmen
Veelgestelde vragen
Samenvatting
PWM-dimmen is een eenvoudige en goedkope methode om de helderheid van LED-lampen aan te passen. PWM-dimmen heeft verschillende voordelen ten opzichte van analoog dimmen, waaronder een lager energieverbruik, nauwkeurigere regeling en een langere levensduur. Het brengt echter verschillende problemen met zich mee, zoals mogelijke EMI en de behoefte aan hoogfrequente schakelcircuits. PWM-dimmen is echter een belangrijke techniek voor het reguleren van LED-verlichting en de toekomst lijkt veelbelovend.
LEDYi produceert kwalitatief hoogwaardige LED strips en LED neon flex. Al onze producten gaan door hightech laboratoria om de hoogste kwaliteit te garanderen. Bovendien bieden we aanpasbare opties op onze LED-strips en neon flex. Dus voor premium LED-strip en LED neon flex, neem contact op met LEDYi ZSM!
