LED-belysning används ofta på grund av dess effektivitet, hållbarhet och långa livslängd. En av de svåraste sakerna med att använda lysdioder är att kontrollera deras ljusstyrka. Här är PWM-dimning relevant. styrning av lysdioder PWM-dimning är en metod för att reglera LED-ljusstyrkan genom att ändra den elektriska strömmens pulsbredd. PWM-dimning blir mer och mer omtyckt som en praktisk och effektiv metod för att styra LED-ljus.
Vad är PWM-dimning?
PWM:s förmåga att styra en mängd olika enheter inom varje elektronikområde är till stor del ansvarig för dess utbredda användning i den moderna elektronikindustrin. PWM-signaler används för att dämpa lysdioder, styra motorer och köra ett sortiment av olika elektrisk utrustning. Därför, vad är funktionaliteten i PWM-metoden?
PWM är en metod för att minska den genomsnittliga leveranseffekten för en elektrisk signal. Dessutom slutförs proceduren genom att framgångsrikt separera signalen i dess beståndsdelar. När det gäller funktionalitet kan omkopplaren mellan belastningen och källan snabbt slås på och av för att reglera den genomsnittliga ström och spänning som tillförs belastningen.
Genom att variera hur lång tid signalen är hög (ON) eller låg (OFF), tillåter PWM ett brett spektrum av ljusstyrka (OFF). I motsats till analog dimning, som dämpar lysdioder genom att ändra uteffekten, kan PWM-signalen antingen vara PÅ eller AV när som helst, vilket innebär att lysdioderna antingen får full spänning eller ingen elektricitet (dvs. ger 10V istället för 12V till ändra ljusstyrkan).
Vad är Constant Current Reduction (CCR)?
Smakämnen kontinuerlig strömminskning teknik ger ett konstant strömflöde till lysdioden (CCR). Till skillnad från PWM-metoden, där LED-tillståndet fluktuerar mellan på och av, lyser lysdioden konstant. Ändå kan du styra lysdiodens ljusstyrka genom att justera eller ändra de nuvarande nivåerna med CCR.
Fördelar med CCR-dimningsmetoden:
- Idealisk för fjärrtillämpningar som kräver långa trådlängder och stränga EMI-specifikationer.
- CCR-drivrutiner har högre utspänningsbegränsningar (60 V) än PWM-drivrutiner (24.8 V). Dessa specifikationer gäller för klass 2-drivrutiner som är UL-certifierade för användning i både fuktiga och torra miljöer.
Nackdelar med CCR-dimningsmetoden:
- LEDs inkonsekventa ljusgenerering vid mycket låga strömmar gör CCR-metoden olämplig för applikationer som kräver dämpning under 10 % av maximal ljusstyrka. Sammanfattningsvis är LED-prestanda som produceras med denna metod vid dessa nuvarande nivåer underpar.
- Låg drivström leder till en inkonsekvent nyans.
PWM som en dimningssignal
Låt oss utöka vår nuvarande förståelse av pulsbreddsmodulering. Nu måste PWM kännas igen som en signal.
Pulsbreddsmodulationssignaler består av sekvenser av fyrkantsvågformade pulser (PWM). Det finns toppar och dalar i vågformen för varje signal. På-tiden är när signalstyrkan är hög, medan av-tiden är när signalstyrkan är låg.
Duty Cycle
Duty cycle är när signalen kan förbli hög i dimningskonceptet. Därför har signalen en 100% arbetscykel om den alltid är på. PWM-signalens påslagstid kan justeras. När PWM-driftcykeln är inställd på 50 % körs signalen 50 % av tiden på och 50 % av.
Frekvens
Signalfrekvensen för pulsbreddsmodulering (PWM) är en annan viktig komponent. PWM-frekvensen bestämmer hur snabbt en period – den tid det tar för signalen att slås på och av – fullbordas av PWM-signalen.
PWM som LED-drivrutinutgång
När PWM-signalen omvandlas till en DC-spänning och används som en LED-drivrutin pulsbreddsmodulering inträffar. PWM-utgångskretsen skär av DC-LED-strömmarna mellan på och av tillstånden med en hög frekvens. Därför är det flimmer som orsakar en förändring i LED-ljuseffekten osynlig för det mänskliga ögat.
Människor blandar ofta ihop några saker när det gäller skillnaderna mellan PWM-utgång och dimningssignal. Så låt oss notera några saker.
Mekanismen producerar en PWM-signal som en digital signal, vilket gör den konsekvent på den dimbara kabeln. Däremot bestämmer föraren utströmmen genom att detektera PWM-driftcykeln.
PWM-dimningsdrivrutiner på marknaden
PWM-dimningselement blir allt mer avgörande för LED-belysning. Icke desto mindre är det nödvändigt att veta att PWM-dimningsdrivrutiner kan realiseras på två olika sätt, och låt oss ta reda på vad de är.
Falsk PWM-dimning
Syftet med den falska dimningsmetoden är att konvertera PWM-ingångar till en analog styrsignal. Ett resistor-capacitor (RC) filter finns i drivrutinen.
RC-filtret omvandlar PWM-signalen till en proportionell DC-spänning baserat på arbetscykeln. Falsk PWM-dimning har fördelen av att vara ljudlös, och det finns inget brus vid utgången eftersom LED-strömmen är kontinuerlig.
Ändå är denna metod problematisk eftersom precisionen är dålig om PWM:ns toppvärde är under 10V. Dessutom begränsar resistor-capacitor-värdet (RC) frekvensen för PWM-signalen.
Riktig PWM-dimning
I verklig PWM-dimning slås LED-strömmar på och av med angiven frekvens och arbetscykel. Närvaron av MCU eller mikrokontroller i drivrutinen gör det möjligt för PWM-signalen att detektera toppspänningar. Real PWM-dimning stöder ett bredare spektrum av PWM-frekvenser.
En grundläggande egenskap hos PWM-dimning är dess förmåga att behålla den vita punkten på LED-utgången. Dessutom är en förhöjd referensspänningsnivå som överstiger offsetfel tillåten.
Drivrutinutvecklingsprogramvaran kräver att användarna väljer PWM-dimningsläge.
Ändra arbetscykeln (ljusstyrka) med PWM
Medan matningen slås PÅ och AV så snabbt med pulsbreddsmodulationsutgång, flimrar inte lysdioderna. Duty Cycle är termen som används för att beskriva mätningen av PWM-ljusstyrka.
Arbetscykeln är den andel av kretsens körtid som den är PÅ. Arbetscykeln uttrycks i procent, där 100 procent representerar det ljusaste möjliga tillståndet (helt PÅ) och lägre procentsatser som resulterar i dålig LED-ljuseffekt.
PWM-signalen har en 50 % arbetscykel om den är på 50 % av tiden och avstängd 50 % av tiden. Signalen visas som en fyrkantsvåg, och ljusstyrkan på lamporna bör vara ungefär genomsnittlig. När procenttalet är större än 50 %, spenderar signalen mer tid i PÅ-tillståndet än i AV-tillståndet, och vice versa när arbetscykeln är mindre än 50 %.
Pulse Width Modulation (PWM) vs. Analog dimning av lysdioder
Med den exponentiella tillväxten av LED-belysning på marknaden har det skett en naturlig ökning av efterfrågan på högeffektiva och exakt reglerade LED-drivrutiner. För att bevara den energieffektiva strategin och slutanvändningsflexibiliteten hos LED-design kräver "smarta" gatubelysningar, ficklampor och digitala skyltar, bland annat, exakt kontrollerade strömmar och i många fall dimningsfunktioner.
PWM -dimning
Med dimning av pulsbreddsmodulering (PWM) är LED-strömmen tillfälligt på och av. För att förhindra en flimmereffekt måste på/av-frekvensen vara snabbare än vad det mänskliga ögat kan uppfatta (vanligtvis över 100Hz). PWM-dimning kan implementeras via en mängd olika metoder:
- Använd en PWM-signal för att ändra spänningen direkt.
- Med hjälp av en öppen kollektortransistor
- Av en mikrokontroller.
Medelströmmen för en lysdiod är lika med summan av dess totala nominella ström och dess dimningsdriftcykel. Konstruktören måste också ta hänsyn till fördröjningarna i omvandlarens utgångsavstängning och start, vilket medför begränsningar för PWM-dimningsfrekvensen och arbetscykelområdet.
Analog dimning
Justering av LED-strömnivån kallas analog dimning. Användning av en extern DC-styrspänning eller resistiv dimning kan åstadkomma detta. Trots att analog dimning nu möjliggör nivåjustering kan färgtemperaturen skifta. Analog dimning rekommenderas inte för applikationer där lysdiodens nyans är viktig.
Låt oss ta en titt på de primära skillnaderna mellan PWM och analog dimning
| PWM -dimning | Analog dimning |
| Ljusstyrkan justeras genom att modulera toppströmmen i drivenheten | Ljusstyrkan justeras genom att ändra DC till lysdioden |
| Inget färgskifte | Möjligt färgskifte när LED-strömmen ändras |
| Eventuella ströminkopplingsproblem | Ingen inkopplingsström till enheten |
| Frekvensbegränsningar och möjliga frekvensproblem | Inga frekvensproblem |
| Mycket linjär förändring i ljusstyrka | Ljusstyrkan linjäritet inte lika bra |
| Lägre optisk till elektrisk effektivitet | Högre optisk till elektrisk effektivitet (>lumen per förbrukad watt) |
Hårdvaruöverväganden för PWM
PWM-dimning kräver vissa överväganden vid utveckling av systemet (eller PC-kortet).
En drivrutin är vanligtvis nödvändig med lysdioder av bakgrundsbelysning på grund av den aktuella nivån. En digital utgång, som en från en mikrokontroller, kan inte användas för att driva den direkt.
En transistor av enkel logisk nivå FET (Field-Effect Transistor)-typ används vanligtvis som en drivenhet i olika tillämpningar. Ett motstånd på grinden måste användas för att koppla om FET för att styra grindströmmen, och ett motstånd är nödvändigt om strömbegränsningen önskas. Se till att du letar upp rätt drivspänningar och strömmar för bakgrundsbelysningen på LCD-databladet.
En LED-drivrutin av switchtyp kan driva LED-bakgrundsbelysningen vid högre strömmar och mer effektivt. Dessa drivrutiner är mer komplicerade, och en specialist-IC hanterar ofta växlingsfunktionen. PWM-ingången på flera IC:er är utformad specifikt för dimningstillämpningar.
Om en mikrokontroller används bör man vara noga med att ansluta till ett utgångsstift som stöder PWM-utgång (timer/räknare) om PWM används som hårdvarufunktion.
PWM – Överväganden för fast programvara/programvara
PWM-dimning kräver speciella systemdesignöverväganden (eller PC-kort).
På grund av den höga strömmen kräver LED-lampor av bakgrundsbelysning vanligtvis en drivrutin. Digitala utgångar, såsom de från mikrokontroller, kan inte användas för att direkt driva den.
Vanligtvis används en transistor av typen enkel logisk nivå FET (Field-Effect Transistor) som en drivenhet i en mängd olika tillämpningar. Omkoppling av FET för att reglera grindströmmen kräver ett motstånd på grinden, och ett motstånd krävs om strömbegränsning önskas. Kontrollera LCD-databladet för korrekt drivspänning och ström för bakgrundsbelysningen.
En LED-drivrutin av switchtyp kan driva LED-bakgrundsbelysningen mer effektivt och vid högre strömmar. Dessa drivrutiner är mer komplexa och växlingsfunktionen hanteras ofta av en specialiserad IC. Flera ICs PWM-ingångar är utvecklade speciellt för dimningstillämpningar.
Om PWM används som en hårdvarufunktion bör man vara uppmärksam på att ansluta till ett utgångsstift som stöder PWM (timer/räknare)-utgång på en mikrokontroller.
PWM-funktioner och applikationer
När strömbrytarens till- och frånperioder förskjuts i förhållande till varandra, ökar mängden elektricitet som levereras till lasten. Som förväntat erbjuder denna typ av styrning många fördelar.
PWM parat med maximal power point tracking, eller MPPT, är ett av de primära sätten att minska solpanelseffekten för att göra det lättare för ett batteri att använda den.
PWM, å andra sidan, är idealisk för att driva tröghetsutrustning, såsom motorer, eftersom denna unika omkoppling har mindre effekt på dem. På grund av den linjära länken mellan lysdiodernas funktion och inspänning gäller detta även för lysdioder.
Dessutom får PWM-omkopplingsfrekvensen inte ha någon effekt på belastningen, och den resulterande vågformen måste vara tillräckligt jämn för att belastningen ska känna igen.
Beroende på enheten och dess funktion kommer strömförsörjningens växlingsfrekvens vanligtvis att variera avsevärt. Elektriska serier, datorströmförsörjning och ljudförstärkare kräver alla växlingshastigheter inom tiotals eller hundratals kilohertz.
En annan viktig fördel med att använda PWM är den otroligt låga strömförlusten i växlingsenheter. När en strömbrytare är avstängd flyter ingen ström genom den. Dessutom, när en strömbrytare är på och skickar elektricitet till sin last, finns det ett försumbart spänningsfall över den.
Relaterade artiklar
Allt du behöver veta om DMX512 Control
Allt du behöver veta om Triac-dimming för lysdioder
Hur man väljer rätt LED-strömförsörjning
DMX vs DALI Lighting Control: Vilken ska man välja?
Den ultimata guiden till 0-10V dimning
Vanliga frågor
Sammanfattning
PWM-dimning är en enkel och billig metod för att justera ljusstyrkan på LED-ljus. PWM-dimning har olika fördelar jämfört med analog dimning, inklusive högre energiekonomi, mer exakt kontroll och längre livslängd. Det presenterar dock flera problem, såsom eventuell EMI och behovet av högfrekventa omkopplingskretsar. PWM-dimning är dock en viktig teknik för att reglera LED-ljus, och dess framtid verkar lovande.
LEDYi tillverkar hög kvalitet LED-strips och LED neon flex. Alla våra produkter går igenom högteknologiska laboratorier för att säkerställa högsta kvalitet. Dessutom erbjuder vi anpassningsbara alternativ på våra LED-remsor och neonflex. Så, för premium LED-remsor och LED neon flex, kontakta LEDYi SÅ FORT SOM MÖJLIGT!
