LED aydınlatma, etkinliği, dayanıklılığı ve uzun ömrü nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. LED'leri kullanmanın en zor yanlarından biri parlaklıklarını kontrol etmektir. Burada, PWM karartması önemlidir. LED'lerin kontrolü PWM karartma, elektrik akımının darbe genişliğini değiştirerek LED parlaklığını düzenlemek için bir yöntemdir. PWM karartma, LED ışıklarını kontrol etmenin pratik ve etkili bir yöntemi olarak giderek daha fazla seviliyor.
PWM karartma nedir?
PWM'nin elektroniğin her alanındaki çeşitli cihazları kontrol etme yeteneği, modern elektronik endüstrisindeki yaygın kullanımından büyük ölçüde sorumludur. PWM sinyalleri, LED'leri karartmak, motorları kontrol etmek ve çeşitli elektrikli ekipmanları çalıştırmak için kullanılır. Dolayısıyla, PWM metodolojisinin işlevselliği nedir?
PWM bir elektrik sinyalinin ortalama iletilebilir gücünü azaltmak için bir yöntemdir. Ayrıca, sinyal başarılı bir şekilde bileşenlerine ayrılarak işlem tamamlanır. İşlevsellik açısından, yüke sağlanan ortalama akım ve voltajı düzenlemek için yük ile kaynak arasındaki anahtar hızlı bir şekilde açılıp kapatılabilir.
PWM, sinyalin yüksek (AÇIK) veya düşük (KAPALI) olduğu süreyi değiştirerek, geniş bir parlaklık aralığına (KAPALI) izin verir. Çıkış gücünü değiştirerek LED'leri karartan analog karartmanın aksine, PWM sinyali herhangi bir zamanda AÇIK veya KAPALI olabilir, bu da LED'lerin ya tam voltajı alacağı ya da hiç elektrik almayacağı anlamına gelir (örn. parlaklığı değiştir).
Sabit Akım Azaltma (CCR) nedir?
The sürekli akım azaltma tekniği, LED'e (CCR) sabit bir akım akışı sağlar. LED durumunun açık ve kapalı arasında dalgalandığı PWM yönteminin aksine, LED sürekli açıktır. Ancak, CCR'yi kullanarak mevcut seviyeleri ayarlayarak veya değiştirerek LED'in parlaklığını kontrol edebilirsiniz.
CCR Karartma Yönteminin Avantajları:
- Uzun kablo uzunlukları ve katı EMI spesifikasyonları gerektiren uzak uygulamalar için idealdir.
- CCR sürücüleri, PWM sürücülerinden (60 V) daha yüksek çıkış voltajı kısıtlamalarına (24.8 V) sahiptir. Bu özellikler, hem nemli hem de kuru ortamlarda kullanım için UL onaylı Sınıf 2 sürücüler için geçerlidir.
CCR Karartma Yönteminin Dezavantajları:
- LED'lerin çok düşük akımlarda tutarsız ışık üretimi, maksimum parlaklığın %10'unun altında karartma gerektiren uygulamalar için CCR yöntemini uygunsuz hale getirir. Sonuç olarak, bu yöntemle bu mevcut seviyelerde üretilen LED performansı vasatın altındadır.
- Düşük sürüş akımı tutarsız bir renk tonuna yol açar.
Karartma Sinyali Olarak PWM
Darbe genişlik modülasyonu hakkındaki mevcut anlayışımızı genişletelim. Şimdi, PWM bir sinyal olarak tanınmalıdır.
Darbe genişliği modülasyon sinyalleri, kare dalga şeklindeki darbelerin (PWM) dizilerinden oluşur. Her sinyalin dalga biçiminde tepeler ve vadiler vardır. Açık olma süresi, sinyal gücünün yüksek olduğu zamandır, oysa kapalı kalma süresi, sinyal gücünün düşük olduğu zamandır.
Görev Döngüsü
Görev döngüsü, kısma konseptinde sinyalin yüksek kalabildiği zamandır. Bu nedenle, sinyal her zaman açıksa %100 görev döngüsüne sahiptir. PWM sinyalinin açık kalma süresi ayarlanabilir. PWM görev döngüsü %50'ye ayarlandığında, sinyal zamanın %50'sinde açık ve %50'sinde kapalı çalışır.
Sıklık
Darbe genişlik modülasyonu (PWM) sinyal frekansı başka bir temel bileşendir. PWM frekansı, bir periyodun (sinyalin açılıp kapanması için geçen süre) PWM sinyali tarafından ne kadar hızlı tamamlandığını belirler.
LED Sürücü Çıkışı olarak PWM
PWM sinyali bir DC voltajına dönüştürüldüğünde ve bir Led sürücü çıktı, darbe genişliği modülasyonu oluşur. PWM çıkış devresi, DC LED akımlarını açık ve kapalı durumları arasında yüksek bir frekansta keser. Dolayısıyla, LED ışık çıkışında bir kaymaya neden olan titreşim insan gözü tarafından görülmez.
İnsanlar, PWM çıkışı ve karartma sinyali arasındaki farklarla ilgili olarak birkaç şeyi sık sık karıştırır. O halde birkaç şeyi not edelim.
Mekanizma, dijital sinyal olarak bir PWM sinyali üretir ve bu da onu kısılabilir kablo üzerinde tutarlı hale getirir. Buna karşılık sürücü, PWM görev döngüsünü saptayarak çıkış akımını belirler.
Piyasadaki PWM Karartma Sürücüleri
PWM karartma sürücüleri, LED aydınlatma için giderek daha önemli hale geliyor. Bununla birlikte, PWM karartma sürücülerinin iki farklı şekilde gerçekleştirilebileceğini bilmek ve bunların ne olduğunu öğrenelim.
Sahte PWM Karartma
Sahte karartma yönteminin amacı, PWM girişlerini analog kontrol sinyaline dönüştürmektir. Sürücü içinde bir direnç kapasitör (RC) filtresi bulunur.
RC filtresi, görev döngüsüne bağlı olarak PWM sinyalini orantılı bir DC voltajına dönüştürür. Sahte PWM karartmanın gürültüsüz olma avantajı vardır ve LED akımı sürekli olduğu için çıkışta gürültü olmaz.
Bununla birlikte, PWM'nin tepe değeri 10V'un altındaysa hassasiyet zayıf olacağından bu yöntem sorunludur. Ayrıca direnç-kapasitör (RC) değeri, PWM sinyalinin frekansını sınırlar.
Gerçek PWM Karartma
Gerçek PWM karartmada, LED akımları belirtilen frekansta ve görev döngüsünde açılır ve kapanır. Sürücüde MCU veya mikrodenetleyicinin bulunması, PWM sinyalinin tepe gerilimleri algılamasını sağlar. Gerçek PWM karartma, daha geniş bir PWM frekansları yelpazesini destekler.
PWM karartmanın temel bir özelliği, LED çıkışının beyaz noktasını koruma yeteneğidir. Ek olarak, ofset hatalarını aşan yükseltilmiş bir referans gerilim seviyesine izin verilir.
Sürücü geliştirme yazılımı, kullanıcıların PWM karartma modunu seçmesini gerektirir.
Görev Döngüsünü (parlaklık) PWM ile Değiştirme
Darbe genişlik modülasyon çıkışı kullanılarak besleme çok hızlı bir şekilde AÇILIP KAPATILIrken, LED'ler titremez. Görev Döngüsü, PWM parlaklığının ölçümünü tanımlamak için kullanılan terimdir.
Görev döngüsü, devrenin AÇIK olduğu çalışma süresinin oranıdır. Görev döngüsü, yüzde olarak ifade edilir; yüzde 100, mümkün olan en parlak durumu (tamamen AÇIK) temsil eder ve daha düşük yüzdeler, zayıf LED ışık çıkışıyla sonuçlanır.
PWM sinyali, zamanın %50'sinde açık ve %50'sinde kapalıysa %50 görev döngüsüne sahiptir. Sinyal bir kare dalga olarak görünür ve ışıkların parlaklığı yaklaşık ortalama olmalıdır. Yüzde %50'den büyük olduğunda, sinyal AÇIK durumda KAPALI durumunda olduğundan daha fazla zaman harcar ve görev döngüsü %50'den az olduğunda bunun tersi de geçerlidir.
Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM) ve LED'lerin Analog Karartması
Piyasada LED aydınlatmanın üstel büyümesiyle birlikte, yüksek verimliliğe ve hassas bir şekilde düzenlenmiş LED sürücülere olan talepte doğal bir artış olmuştur. LED tasarımının enerji verimliliği stratejisini ve son kullanım esnekliğini korumak için, diğer kullanımların yanı sıra "akıllı" sokak lambaları, el fenerleri ve dijital tabelalar, hassas bir şekilde kontrol edilen akımlar ve çoğu durumda kısma işlevi gerektirir.
PWM Karartma
Darbe genişlik modülasyonu (PWM) kısma ile LED akımı anlık olarak açılır ve kapanır. Titreşim efektini önlemek için açma/kapama frekansı insan gözünün algılayabileceğinden daha hızlı olmalıdır (genellikle 100Hz'in üzerinde). PWM karartma, çeşitli yöntemlerle uygulanabilir:
- Voltajı doğrudan değiştirmek için bir PWM sinyali kullanma.
- Açık kollektör transistör yoluyla
- Bir mikrodenetleyici tarafından.
Bir LED'in ortalama akımı, toplam nominal akımının ve kısma görev döngüsünün toplamına eşittir. Tasarımcı ayrıca, PWM karartma frekansı ve görev döngüsü aralığına sınırlamalar getiren dönüştürücü çıkışının kapanması ve başlatılmasındaki gecikmeleri de dikkate almalıdır.
Analog Karartma
LED akım seviyesinin ayarlanmasına analog karartma denir. Harici bir DC kontrol voltajı veya rezistif karartma kullanmak bunu başarabilir. Analog karartmanın artık seviye ayarına izin vermesine rağmen, renk sıcaklığı değişebilir. LED'in tonunun önemli olduğu uygulamalar için analog karartma önerilmez.
PWM ve analog karartma arasındaki temel farklara bir göz atalım
| PWM Karartma | Analog Karartma |
| Parlaklık, sürücüdeki tepe akımı modüle edilerek ayarlanır | LED'e giden DC'yi değiştirerek ayarlanan parlaklık |
| Renk Kayması Yok | LED akımı değiştikçe olası Renk Kayması |
| Muhtemel akım ani sorunları | Cihaza ani akım yok |
| Sıklık sınırlamaları ve olası sıklık endişeleri | Frekans endişesi yok |
| Parlaklıkta çok lineer değişim | Parlaklık doğrusallığı o kadar iyi değil |
| Düşük Optik - elektrik verimliliği | Optikten elektriğe daha yüksek verimlilik (>tüketilen watt başına lümen) |
PWM İçin Donanımla İlgili Hususlar
PWM karartma, sistemi (veya PC kartını) geliştirirken belirli hususları gerektirir.
Mevcut seviye nedeniyle arkadan aydınlatmalı tip LED'lerde tipik olarak bir sürücü gereklidir. Bir mikrodenetleyiciden gelen gibi bir dijital çıkış, onu doğrudan sürmek için kullanılamaz.
Basit bir mantık seviyesi FET (Alan Etkili Transistör) tipi transistör, tipik olarak çeşitli uygulamalarda bir sürücü olarak kullanılır. Geçit akımını kontrol etmek için FET'i değiştirmek üzere kapıdaki bir direnç kullanılmalıdır ve akım kısıtlaması isteniyorsa bir direnç gereklidir. LCD veri sayfasında uygun arka ışık sürüş voltajlarına ve akımlarına baktığınızdan emin olun.
Anahtarlama tipi bir LED sürücüsü, LED arka ışığını daha yüksek akımlarda ve daha verimli bir şekilde sürdürebilir. Bu sürücüler daha karmaşıktır ve anahtarlama işlevini genellikle uzman bir IC gerçekleştirir. Birkaç IC'deki PWM girişi, özellikle karartma uygulamaları için tasarlanmıştır.
Mikrodenetleyici kullanılıyorsa donanım fonksiyonu olarak PWM kullanılıyorsa PWM (timer/counter) çıkışını destekleyen bir çıkış pinine bağlanmasına özen gösterilmelidir.
PWM – Donanım Yazılımı/Yazılımla İlgili Hususlar
PWM karartma, özel sistem tasarımı hususları (veya PC kartı) gerektirir.
Çünkü yüksek akım nedeniyle, arka ışık tipi LED'ler tipik olarak bir sürücü gerektirir. Mikrodenetleyicilerden gelenler gibi dijital çıktılar, onu doğrudan çalıştırmak için kullanılamaz.
Tipik olarak, çeşitli uygulamalarda sürücü olarak basit bir mantık seviyesi FET (Alan Etkili Transistör) tipi transistör kullanılır. Geçit akımını düzenlemek için FET'i değiştirmek, kapıda bir direnç gerektirir ve akım sınırlaması isteniyorsa bir direnç gerekir. Doğru arka ışık sürüş voltajları ve akımları için LCD veri sayfasını kontrol edin.
Anahtarlama tipi bir LED sürücüsü, LED arka ışığını daha etkili ve daha yüksek akımlarda çalıştırabilir. Bu sürücüler daha karmaşıktır ve anahtarlama işlevi genellikle özel bir IC tarafından gerçekleştirilir. Çeşitli IC'lerin PWM girişleri, karartma uygulamaları için özel olarak geliştirilmiştir.
PWM bir donanım işlevi olarak kullanılıyorsa, bir mikrodenetleyicide PWM (zamanlayıcı/sayaç) çıkışını destekleyen bir çıkış pinine bağlanmaya dikkat edilmelidir.
PWM İşlevselliği ve Uygulamaları
Anahtarın açma ve kapama periyotları birbirine göre kaydırıldığında yüke verilen elektrik miktarı artar. Beklendiği gibi, bu tür bir kontrol birçok avantaj sunar.
Maksimum güç noktası izleme veya MPPT ile eşleştirilmiş PWM, bir pilin onu kullanmasını kolaylaştırmak için güneş paneli çıkışını azaltmanın birincil yollarından biridir.
Öte yandan PWM, motorlar gibi atalet ekipmanına güç sağlamak için idealdir, çünkü bu benzersiz anahtarlamanın onlar üzerinde daha az etkisi vardır. LED'lerin çalışması ve giriş voltajı arasındaki doğrusal bağlantı nedeniyle, bu LED'ler için de geçerlidir.
Ek olarak, PWM anahtarlama frekansının yük üzerinde hiçbir etkisi olmamalı ve ortaya çıkan dalga biçimi, yükün tanınması için yeterince düzgün olmalıdır.
Cihaza ve işlevine bağlı olarak, güç kaynağının anahtarlama frekansı tipik olarak önemli ölçüde değişir. Elektrik aralıkları, bilgisayar güç kaynakları ve ses yükselticilerinin tümü, onlarca veya yüzlerce kilohertz aralığında anahtarlama hızları gerektirir.
PWM'yi benimsemenin bir diğer önemli avantajı, anahtarlama cihazlarında inanılmaz derecede düşük güç kaybıdır. Bir anahtar kapatıldığında, içinden akım geçmez. Ayrıca bir anahtar açıkken yüküne elektrik gönderirken üzerinde ihmal edilebilir bir gerilim düşümü olur.
İlgili Makaleler
DMX512 Kontrolü Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey
LED'ler için Triyak Karartma hakkında bilmeniz gereken her şey
LED Şerit Işıklar Nasıl Kısılır
Doğru LED Güç Kaynağı Nasıl Seçilir
DMX ve DALI Aydınlatma Kontrolü: Hangisini Seçmelisiniz?
0-10V Kısma İçin Nihai Kılavuz
FAQs
Özet
PWM karartma, LED ışıkların parlaklığını ayarlamak için basit ve ucuz bir yöntemdir. PWM karartmanın analog karartmaya göre daha yüksek enerji ekonomisi, daha hassas kontrol ve daha uzun ömür gibi çeşitli avantajları vardır. Bununla birlikte, olası EMI ve yüksek frekanslı anahtarlama devrelerine duyulan ihtiyaç gibi çeşitli sorunları ortaya çıkarır. Bununla birlikte, PWM karartma, LED ışıklarını düzenlemek için önemli bir tekniktir ve geleceği umut verici görünmektedir.
LEDYi yüksek kaliteli ürünler üretir LED şeritler ve LED neon esnek. Tüm ürünlerimiz en yüksek kaliteyi sağlamak için yüksek teknolojili laboratuvarlardan geçmektedir. Ayrıca, LED şeritlerimizde ve neon flex'imizde özelleştirilebilir seçenekler sunuyoruz. Bu nedenle birinci sınıf LED şerit ve LED neon flex için, LEDYi ile iletişime geçin EN KISA SÜREDE!
