Iluminatul LED este utilizat pe scară largă datorită eficacității, durabilității și duratei de viață lungi. Unul dintre cele mai dificile lucruri despre utilizarea LED-urilor este controlul luminozității acestora. Aici, estomparea PWM este relevantă. controlul LED-urilor Dimmarea PWM este o metodă de reglare a luminozității LED-urilor prin modificarea lățimii impulsului curentului electric. Dimmizarea PWM devine din ce în ce mai apreciată ca metodă practică și eficientă de control al luminilor LED.
Ce este diminuarea PWM?
Capacitatea PWM de a controla o varietate de dispozitive în fiecare domeniu al electronicii este în mare parte responsabilă pentru utilizarea sa pe scară largă în industria electronică modernă. Semnalele PWM sunt folosite pentru a diminua LED-urile, pentru a controla motoarele și pentru a rula o varietate de echipamente electrice diferite. Prin urmare, care este funcționalitatea metodologiei PWM?
PWM este o metodă de reducere a puterii medii livrabile a unui semnal electric. În plus, procedura este finalizată prin separarea cu succes a semnalului în părțile sale constitutive. În ceea ce privește funcționalitatea, comutatorul dintre sarcină și sursă poate fi pornit și oprit rapid pentru a regla curentul și tensiunea medie furnizate sarcinii.
Variând timpul în care semnalul este ridicat (ON) sau scăzut (OFF), PWM permite o gamă largă de luminozitate (OFF). Spre deosebire de gradarea analogică, care diminuează luminozitatea LED-urilor prin modificarea puterii de ieșire, semnalul PWM poate fi fie PORNIT, fie OPRIT la un moment dat, ceea ce înseamnă că LED-urile fie vor primi tensiunea maximă, fie nu vor avea electricitate (adică, furnizează 10 V în loc de 12 V pentru modifica luminozitatea).
Ce este reducerea curentului constant (CCR)?
reducerea continuă a curentului tehnica asigură un flux de curent constant către LED (CCR). Spre deosebire de metoda PWM, în care starea LED-ului fluctuează între pornit și stins, LED-ul este aprins constant. Cu toate acestea, puteți controla luminozitatea LED-ului prin ajustarea sau modificarea nivelurilor curente folosind CCR.
Avantajele metodei CCR Dimming:
- Ideal pentru aplicații la distanță care necesită lungimi mari de cablu și specificații EMI stricte.
- Driverele CCR au restricții de tensiune de ieșire mai mari (60 V) decât driverele PWM (24.8 V). Aceste specificații se aplică driverelor de Clasa 2 care sunt certificate UL pentru utilizare atât în medii umede, cât și uscate.
Dezavantajele metodei CCR Dimming:
- Generarea inconsecventă a luminii LED-urilor la curenți foarte scăzuti face ca metoda CCR să fie inadecvată pentru aplicațiile care necesită o diminuare sub 10% din luminozitatea maximă. În concluzie, performanța LED-ului produsă de această metodă la aceste niveluri actuale este subpar.
- Curentul scăzut de conducere duce la o nuanță inconsistentă.
PWM ca semnal de diminuare
Să ne extindem înțelegerea actuală a modulării lățimii pulsului. Acum, PWM-ul trebuie recunoscut ca semnal.
Semnalele de modulare a lățimii impulsului constau din secvențe de impulsuri în formă de undă pătrată (PWM). Există vârfuri și văi în forma de undă a fiecărui semnal. Timpul de pornire este atunci când puterea semnalului este mare, în timp ce timpul de oprire este atunci când puterea semnalului este scăzută.
Ciclu
Ciclul de funcționare este atunci când semnalul poate rămâne ridicat în conceptul de reglare. Prin urmare, semnalul are un ciclu de lucru de 100% dacă este întotdeauna pornit. Timpul de pornire al semnalului PWM poate fi ajustat. Când ciclul de lucru PWM este setat la 50%, semnalul rulează 50% din timp pornit și 50% off.
Frecvență
Frecvența semnalului de modulare a lățimii impulsului (PWM) este o altă componentă esențială. Frecvența PWM determină cât de repede este finalizată o perioadă - cantitatea de timp necesară pentru ca semnalul să se pornească și să se oprească - este finalizată de semnalul PWM.
PWM ca ieșire driver LED
Când semnalul PWM este convertit la o tensiune DC și utilizat ca un Driver LED ieșire, are loc modularea lățimii impulsului. Circuitul de ieșire PWM întrerupe curenții LED DC între stările pornit și oprit la o frecvență înaltă. Prin urmare, pâlpâirea care provoacă o schimbare a ieșirii luminii LED este invizibilă pentru ochiul uman.
Oamenii confundă frecvent câteva lucruri cu privire la diferențele dintre ieșirea PWM și semnalul de reglare a luminii. Deci, să luăm notă de câteva lucruri.
Mecanismul produce un semnal PWM ca semnal digital, ceea ce îl face consistent pe cablul reglabil. În schimb, driverul determină curentul de ieșire detectând ciclul de lucru PWM.
Drivere de reglare PWM de pe piață
Driverele de luminozitate PWM devin din ce în ce mai importante pentru iluminarea cu LED-uri. Cu toate acestea, este necesar să știți că driverele de luminozitate PWM pot fi realizate în două moduri diferite și să aflăm care sunt acestea.
Dimmare PWM falsă
Scopul metodei de reglare falsă este de a converti intrările PWM într-un semnal de control analogic. Un filtru rezistor-condensator (RC) rezidă în driver.
Filtrul RC convertește semnalul PWM într-o tensiune DC proporțională pe baza ciclului de lucru. Dimmerarea PWM falsă are avantajul de a fi fără zgomot și nu există zgomot la ieșire deoarece curentul LED-ului este continuu.
Cu toate acestea, această metodă este problematică, deoarece precizia este slabă dacă valoarea de vârf a PWM este sub 10V. Mai mult, valoarea rezistor-condensator (RC) limitează frecvența semnalului PWM.
Dimming PWM real
În reglarea luminii PWM reală, curenții LED se pornesc și se opresc la frecvența și ciclul de funcționare specificate. Prezența MCU sau a microcontrolerului în driver permite semnalului PWM să detecteze tensiunile de vârf. Dimmerarea PWM reală acceptă un spectru mai larg de frecvențe PWM.
O caracteristică fundamentală a luminozității PWM este capacitatea sa de a menține punctul alb al ieșirii LED. În plus, este permis un nivel ridicat al tensiunii de referință care depășește erorile de compensare.
Software-ul de dezvoltare a driverului cere utilizatorilor să aleagă modul de reglare PWM.
Modificarea ciclului de funcționare (luminozitate) cu PWM
În timp ce sursa este pornită și oprită atât de rapid utilizând ieșirea de modulare a lățimii impulsului, LED-urile nu pâlpâie. Duty Cycle este termenul folosit pentru a descrie măsurarea luminozității PWM.
Ciclul de lucru este proporția din timpul de funcționare a circuitului în care acesta este ON. Ciclul de funcționare este exprimat ca procent, cu 100 la sută reprezentând cea mai strălucitoare condiție fezabilă (complet ON) și procente mai mici care au ca rezultat o putere slabă a luminii LED.
Semnalul PWM are un ciclu de lucru de 50% dacă este activat 50% din timp și oprit 50% din timp. Semnalul apare ca o undă pătrată, iar luminozitatea luminilor ar trebui să fie aproximativ medie. Când procentul este mai mare de 50%, semnalul petrece mai mult timp în starea ON decât în starea OFF și invers când ciclul de lucru este mai mic de 50%.
Modularea lățimii impulsurilor (PWM) vs. Dimmerarea analogică a LED-urilor
Odată cu creșterea exponențială a iluminatului LED pe piață, a existat o creștere naturală a cererii pentru drivere LED foarte eficiente și reglementate cu precizie. Pentru a păstra strategia de eficiență energetică și flexibilitatea utilizării finale a designului LED, luminile stradale „inteligente”, lanternele și semnele digitale, printre alte utilizări, necesită curenți controlați cu precizie și, în multe cazuri, funcționalitate de reglare a luminii.
Dimmare PWM
Cu modularea lățimii impulsului (PWM) atenuarea, curentul LED-ului este momentan pornit și oprit. Pentru a preveni un efect de pâlpâire, frecvența de pornire/oprire trebuie să fie mai rapidă decât ceea ce poate percepe ochiul uman (de obicei peste 100 Hz). Dimmizarea PWM poate fi implementată printr-o varietate de metode:
- Folosind un semnal PWM pentru a schimba direct tensiunea.
- Prin intermediul unui tranzistor cu colector deschis
- Cu un microcontroler.
Curentul mediu al unui LED este egal cu suma curentului său nominal total și a ciclului de funcționare de reglare. Proiectantul trebuie să ia în considerare, de asemenea, întârzierile în oprirea și pornirea ieșirii convertorului, care impun limitări asupra frecvenței de reglare a luminii PWM și a intervalului de ciclu de lucru.
Dimmare analogică
Reglarea nivelului de curent LED este denumită reglare analogică. Utilizarea unei tensiuni de control DC externă sau a gradării rezistive poate realiza acest lucru. În ciuda faptului că estomparea analogică permite acum reglarea nivelului, temperatura culorii se poate schimba. Dimmerarea analogică nu este recomandată pentru aplicațiile în care nuanța LED-ului este esențială.
Să aruncăm o privire la diferențele principale dintre PWM și gradarea analogică
| Dimmare PWM | Dimmare analogică |
| Luminozitatea este reglată prin modularea curentului de vârf din driver | Luminozitatea ajustată prin schimbarea DC care merge la LED |
| Fără schimbare de culoare | Posibilă schimbare de culoare pe măsură ce curentul LED-ului se modifică |
| Posibile probleme de curent | Fără curent de pornire către dispozitiv |
| Limitări de frecvență și posibile probleme de frecvență | Fără probleme de frecvență |
| Schimbare foarte liniară a luminozității | Linearitatea luminozității nu este la fel de bună |
| Scăderea eficienței optice la electrice | Eficiență optică față de electrică mai mare (> lumeni pe watt consumat) |
Considerații hardware pentru PWM
Dimmizarea PWM necesită anumite considerații atunci când se dezvoltă sistemul (sau placa PC).
Un driver este de obicei necesar cu LED-uri de tip iluminare din spate din cauza nivelului actual. O ieșire digitală, ca una de la un microcontroler, nu poate fi folosită pentru a o conduce direct.
Un tranzistor de tip FET (Field-Effect Tranzistor) de nivel logic este de obicei utilizat ca driver în diferite aplicații. Un rezistor de pe poartă trebuie utilizat pentru a comuta FET-ul pentru a controla curentul de poartă, iar un rezistor este necesar dacă se dorește restricția de curent. Asigurați-vă că căutați tensiunile și curenții corespunzătoare pentru iluminarea de fundal pe fișa de date LCD.
Un driver LED de tip comutator poate conduce iluminarea LED-ului la curenți mai mari și mai eficient. Aceste drivere sunt mai complicate, iar un IC specializat se ocupă adesea de funcția de comutare. Intrarea PWM pe mai multe circuite integrate este proiectată în mod expres pentru aplicații de reglare a luminii.
Dacă este utilizat un microcontroler, trebuie să aveți grijă să vă conectați la un pin de ieșire care acceptă ieșirea PWM (temporizator/contor) dacă PWM este utilizat ca funcție hardware.
PWM – Considerații privind firmware-ul/software-ul
Reducerea luminii PWM necesită considerații speciale de proiectare a sistemului (sau placa PC).
Deoarece din cauza curentului mare, LED-urile de tip iluminare din spate necesită de obicei un driver. Ieșirile digitale, cum ar fi cele de la microcontrolere, nu pot fi utilizate pentru a-l conduce direct.
De obicei, un tranzistor de tip FET (Field-Effect Transistor) de nivel logic simplu este utilizat ca driver într-o varietate de aplicații. Comutarea FET-ului pentru a regla curentul porții necesită un rezistor pe poartă și este necesar un rezistor dacă se dorește limitarea curentului. Verificați fișa tehnică LCD pentru tensiunile și curenții corecti de acționare a iluminării de fundal.
Un driver LED de tip comutator poate conduce iluminarea de fundal LED mai eficient și la curenți mai mari. Aceste drivere sunt mai complexe, iar funcția de comutare este gestionată frecvent de un IC specializat. Mai multe intrări PWM ale circuitelor integrate sunt dezvoltate special pentru aplicații de reglare a luminii.
Dacă PWM este utilizat ca funcție hardware, trebuie acordată atenție conectării la un pin de ieșire care acceptă ieșirea PWM (temporizator/contor) pe un microcontroler.
Funcționalitate și aplicații PWM
Când perioadele de pornire și oprire ale comutatorului sunt deplasate unul față de celălalt, cantitatea de energie electrică livrată la sarcină crește. După cum era de așteptat, acest tip de control oferă multe avantaje.
PWM asociat cu urmărirea punctului de putere maximă, sau MPPT, este una dintre modalitățile principale de reducere a producției de panouri solare pentru a facilita utilizarea bateriei.
PWM, pe de altă parte, este ideal pentru alimentarea echipamentelor inerțiale, cum ar fi motoarele, deoarece această comutare unică are un efect mai mic asupra acestora. Datorită legăturii liniare dintre funcționarea LED-urilor și tensiunea de intrare, acest lucru este valabil și pentru LED-uri.
În plus, frecvența de comutare PWM nu trebuie să aibă niciun efect asupra sarcinii, iar forma de undă rezultată trebuie să fie suficient de netedă pentru ca sarcina să poată fi recunoscută.
În funcție de dispozitiv și de funcția acestuia, frecvența de comutare a sursei de alimentare va varia de obicei semnificativ. Gamele electrice, sursele de alimentare pentru computer și amplificatoarele audio necesită toate viteze de comutare în intervalul de zeci sau sute de kiloherți.
Un alt avantaj cheie al adoptării PWM este pierderea de putere incredibil de scăzută în dispozitivele de comutare. Când un comutator este oprit, nu trece curent prin el. În plus, atunci când un comutator este pornit și trimite electricitate la sarcina sa, există o cădere de tensiune neglijabilă pe el.
Articole pe aceeaşi temă
Tot ce trebuie să știți despre controlul DMX512
Tot ce trebuie să știți despre Triac Dimming pentru LED-uri
Cum să reduceți luminile cu LED-uri
Cum să alegi sursa de alimentare LED potrivită
Controlul luminii DMX vs. DALI: pe care să alegeți?
Ghidul suprem pentru atenuarea 0-10V
Întrebări frecvente
Rezumat
Dimmizarea PWM este o metodă simplă și ieftină de reglare a luminozității luminilor LED. Reglarea PWM are diverse avantaje față de gradarea analogică, inclusiv economie de energie mai mare, control mai precis și durată de viață mai lungă. Cu toate acestea, prezintă mai multe probleme, cum ar fi posibile EMI și nevoia de circuite de comutare de înaltă frecvență. Cu toate acestea, diminuarea PWM este o tehnică importantă pentru reglarea luminilor LED, iar viitorul acesteia pare promițător.
LEDYi produce de înaltă calitate Benzi LED și LED neon flex. Toate produsele noastre trec prin laboratoare de înaltă tehnologie pentru a asigura cea mai bună calitate. În plus, oferim opțiuni personalizabile pentru benzile noastre LED și flex neon. Deci, pentru bandă LED premium și LED neon flex, contactați LEDYi CÂT MAI CURÂND POSIBIL!
