Світлодіодне освітлення широко використовується завдяки своїй ефективності, довговічності та довговічності. Однією з найскладніших речей у використанні світлодіодів є контроль їх яскравості. Тут актуальне ШІМ затемнення. керування світлодіодами ШІМ-діммування — це метод регулювання яскравості світлодіодів шляхом зміни ширини імпульсу електричного струму. ШІМ-діммування стає все більш популярним як практичний і ефективний метод керування світлодіодними лампами.
Що таке ШІМ затемнення?
Здатність ШІМ контролювати різноманітні пристрої в кожній галузі електроніки значною мірою відповідає за його широке використання в сучасній електронній промисловості. ШІМ-сигнали використовуються для затемнення світлодіодів, керування двигунами та роботи різного електричного обладнання. Отже, яка функціональність методології ШІМ?
ШІМ це метод зменшення середньої вихідної потужності електричного сигналу. Крім того, процедура завершується успішним розділенням сигналу на складові частини. З точки зору функціональності, перемикач між навантаженням і джерелом можна швидко вмикати і вимикати, щоб регулювати середній струм і напругу, що подаються до навантаження.
Змінюючи проміжок часу, протягом якого сигнал є високим (ON) або низьким (OFF), PWM забезпечує широкий діапазон яскравості (OFF). На відміну від аналогового затемнення, яке затемнює світлодіоди шляхом зміни вихідної потужності, ШІМ-сигнал може бути увімкненим або вимкненим у будь-який момент часу, що означає, що світлодіоди або отримають повну напругу, або не отримають електроенергії (тобто забезпечуватимуть 10 В замість 12 В для змінити яскравість).
Що таке постійне зниження струму (CCR)?
Команда постійне зниження струму Техніка забезпечує постійний потік струму до світлодіода (CCR). На відміну від методу ШІМ, при якому стан світлодіода коливається між увімкненням і вимкненням, світлодіод горить постійно. Тим не менш, ви можете контролювати яскравість світлодіода, регулюючи або змінюючи рівні струму за допомогою CCR.
Переваги методу затемнення CCR:
- Ідеально підходить для віддалених додатків, які вимагають великої довжини проводів і суворих специфікацій електромагнітних перешкод.
- Драйвери CCR мають вищі обмеження вихідної напруги (60 В), ніж драйвери ШІМ (24.8 В). Ці специфікації стосуються драйверів класу 2, які сертифіковані UL для використання як у вологому, так і в сухому середовищі.
Недоліки методу затемнення CCR:
- Нерівномірне генерування світла світлодіодами за дуже низьких струмів робить метод CCR невідповідним для застосувань, які потребують затемнення нижче 10% від максимальної яскравості. Підсумовуючи, продуктивність світлодіодів, отримана цим методом, на нинішніх рівнях є нижчою.
- Низький струм руху призводить до непостійного відтінку.
ШІМ як сигнал затемнення
Давайте розширимо наше поточне розуміння широтно-імпульсної модуляції. Тепер ШІМ потрібно розпізнати як сигнал.
Сигнали широтно-імпульсної модуляції складаються з послідовностей прямокутних імпульсів (ШІМ). У формі хвилі кожного сигналу є піки та спади. Час увімкнення – це коли потужність сигналу висока, тоді як час вимкнення – коли потужність сигналу низька.
Робочий цикл
Робочий цикл - це коли сигнал може залишатися високим у концепції затемнення. Отже, сигнал має 100% робочий цикл, якщо він завжди ввімкнено. Час увімкнення сигналу ШІМ можна регулювати. Коли робочий цикл ШІМ встановлено на 50%, сигнал працює 50% часу та 50% часу вимикається.
частота
Частота сигналу широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) є ще одним важливим компонентом. Частота ШІМ визначає, як швидко період (проміжок часу, який потрібен для ввімкнення та вимкнення сигналу) завершується ШІМ-сигналом.
ШІМ як вихід світлодіодного драйвера
Коли сигнал ШІМ перетворюється в напругу постійного струму і використовується як Світлодіодний драйвер на виході відбувається широтно-імпульсна модуляція. Вихідна схема ШІМ відключає постійні світлодіодні струми між увімкненим і вимкненим станами на високій частоті. Таким чином, мерехтіння, яке спричиняє зсув світлодіодного випромінювання, невидиме для людського ока.
Люди часто плутають кілька речей щодо відмінностей між виходом ШІМ і сигналом затемнення. Отже, давайте звернемо увагу на кілька речей.
Механізм виробляє ШІМ-сигнал як цифровий сигнал, що робить його узгодженим на диммірованому кабелі. Навпаки, драйвер визначає вихідний струм шляхом визначення робочого циклу ШІМ.
ШІМ-драйвери затемнення на ринку
ШІМ-драйвери затемнення стають все більш важливими для світлодіодного освітлення. Тим не менш, необхідно знати, що ШІМ-драйвери затемнення можуть бути реалізовані двома різними способами, і давайте з'ясуємо, якими вони є.
Фальшиве затемнення ШІМ
Метою методу фальшивого затемнення є перетворення входів ШІМ в аналоговий керуючий сигнал. Фільтр резистор-конденсатор (RC) знаходиться в драйвері.
RC-фільтр перетворює сигнал ШІМ на пропорційну напругу постійного струму на основі робочого циклу. Фальшиве ШІМ-діммування має перевагу в тому, що воно безшумне, а на виході немає жодного шуму, оскільки світлодіодний струм безперервний.
Тим не менш, цей метод проблематичний, оскільки точність низька, якщо пікове значення ШІМ нижче 10 В. Крім того, значення резистора-конденсатора (RC) обмежує частоту ШІМ-сигналу.
Справжнє ШІМ затемнення
У реальному ШІМ-регулюванні світлодіодні струми вмикаються та вимикаються з заданою частотою та робочим циклом. Наявність MCU або мікроконтролера в драйвері дозволяє сигналу ШІМ виявляти пікові напруги. Справжнє затемнення ШІМ підтримує більш широкий спектр частот ШІМ.
Фундаментальною особливістю ШІМ-діммування є його здатність підтримувати білу точку світлодіодного виходу. Крім того, допускається підвищений рівень опорної напруги, що перевищує похибки зсуву.
Програмне забезпечення для розробки драйверів вимагає від користувачів вибору режиму затемнення ШІМ.
Зміна робочого циклу (яскравість) за допомогою ШІМ
Поки джерело живлення вмикається та вимикається так швидко, використовуючи вихід широтно-імпульсної модуляції, світлодіоди не мерехтять. Робочий цикл - це термін, який використовується для опису вимірювання яскравості ШІМ.
Робочий цикл — це частка часу роботи схеми, протягом якої вона увімкнена. Робочий цикл виражається у відсотках, причому 100 відсотків представляють найяскравішу можливу умову (повністю УВІМКНЕНО), а нижчі відсотки призводять до поганого світлодіодного випромінювання.
Сигнал ШІМ має робочий цикл 50%, якщо він увімкнено 50% часу та вимкнено 50% часу. Сигнал виглядає як квадратна хвиля, а яскравість світла має бути приблизно середньою. Коли відсоток перевищує 50%, сигнал проводить більше часу у стані УВІМКНЕНО, ніж у стані ВИМКНЕНО, і навпаки, коли робочий цикл менше 50%.
Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) проти аналогового затемнення світлодіодів
З експоненціальним зростанням світлодіодного освітлення на ринку відбулося природне зростання попиту на високоефективні та точно регульовані світлодіодні драйвери. Щоб зберегти енергоефективну стратегію та гнучкість кінцевого використання світлодіодного дизайну, «розумні» вуличні ліхтарі, ліхтарики та цифрові вивіски, серед іншого, вимагають точного контролю струму та, у багатьох випадках, функції затемнення.
ШІМ -затемнення
З широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) затемнення світлодіодний струм миттєво вмикається та вимикається. Щоб запобігти ефекту мерехтіння, частота ввімкнення/вимкнення має бути вищою, ніж сприймає людське око (зазвичай понад 100 Гц). ШІМ-діммування можна реалізувати різними методами:
- Використання сигналу ШІМ для безпосередньої зміни напруги.
- За допомогою транзистора з відкритим колектором
- За допомогою мікроконтролера.
Середній струм світлодіода дорівнює сумі його загального номінального струму та робочого циклу затемнення. Розробник також повинен враховувати затримки вимикання і запуску виходу перетворювача, які накладають обмеження на частоту затемнення ШІМ і діапазон робочого циклу.
Аналогове затемнення
Регулювання рівня струму світлодіода називається аналоговим затемненням. Це можна досягти за допомогою зовнішньої керуючої напруги постійного струму або резистивного затемнення. Незважаючи на те, що аналогове затемнення тепер дозволяє регулювати рівень, колірна температура може змінюватися. Аналогове затемнення не рекомендується для застосувань, де відтінок світлодіода має важливе значення.
Давайте подивимося на основні відмінності між ШІМ та аналоговим затемненням
| ШІМ -затемнення | Аналогове затемнення |
| Яскравість регулюється модуляцією пікового струму в драйвері | Яскравість регулюється зміною постійного струму, що йде на світлодіод |
| Без зміни кольору | Можливий зсув кольору при зміні струму світлодіода |
| Можливі проблеми з пусковим струмом | Немає пускового струму до пристрою |
| Обмеження частоти та можливі проблеми з частотою | Немає проблем з частотою |
| Дуже лінійна зміна яскравості | Лінійність яскравості не така хороша |
| Нижча оптична ефективність до електричної | Вища оптична й електрична ефективність (>люменів на спожитий ват) |
Апаратне забезпечення для ШІМ
ШІМ-затемнення вимагає певних міркувань при розробці системи (або друкованої плати).
Драйвер, як правило, необхідний зі світлодіодами підсвічування через поточний рівень. Цифровий вихід, подібний до мікроконтролера, не може бути використаний для безпосереднього керування.
Транзистор типу FET (польовий транзистор) з прямим логічним рівнем зазвичай використовується як драйвер у різних програмах. Для перемикання польового транзистора для керування струмом затвора необхідно використовувати резистор на затворі, і резистор необхідний, якщо потрібно обмеження струму. Переконайтеся, що ви знайшли правильні напруги та струми керування підсвічуванням на РК-дисплеї.
Світлодіодний драйвер перемикаючого типу може керувати світлодіодним підсвічуванням при вищих струмах і ефективніше. Ці драйвери складніші, і функціями перемикання часто займається спеціалізована IC. ШІМ-вхід на кількох мікросхемах розроблено спеціально для програм затемнення.
Якщо використовується мікроконтролер, слід подбати про підключення до вихідного контакту, який підтримує вихід ШІМ (таймер/лічильник), якщо ШІМ використовується як апаратна функція.
PWM – Мікропрограмне/програмне забезпечення
ШІМ-затемнення потребує особливого врахування конструкції системи (або друкованої плати).
Оскільки для високого струму світлодіоди з підсвічуванням зазвичай потребують драйвера. Цифрові виходи, наприклад, мікроконтролерів, не можуть бути використані для безпосереднього керування.
Як правило, транзистор типу FET (польовий транзистор) з простим логічним рівнем використовується як драйвер у різноманітних програмах. Для перемикання польового транзистора для регулювання струму затвора потрібен резистор на затворі, і резистор потрібен, якщо потрібно обмеження струму. Перевірте таблицю даних РК-дисплея щодо правильних напруг і струмів керування підсвічуванням.
Світлодіодний драйвер перемикаючого типу може керувати світлодіодним підсвічуванням ефективніше та при більших струмах. Ці драйвери є більш складними, і функція перемикання часто виконується спеціалізованою IC. Декілька входів ШІМ розроблені спеціально для застосування затемнення.
Якщо ШІМ використовується як апаратна функція, слід звернути увагу на підключення до вихідного контакту, який підтримує вихід ШІМ (таймер/лічильник) на мікроконтролері.
ШІМ-функції та програми
Коли періоди ввімкнення та вимкнення перемикача зсуваються відносно один одного, кількість електроенергії, що подається до навантаження, зростає. Як і очікувалося, цей тип контролю пропонує багато переваг.
ШІМ у поєднанні з відстеженням точки максимальної потужності (MPPT) є одним із основних способів зменшення потужності сонячної панелі, щоб батареї було легше її використовувати.
ШІМ, з іншого боку, ідеально підходить для живлення інерційного обладнання, такого як двигуни, оскільки це унікальне перемикання менше впливає на них. Завдяки лінійному зв’язку між роботою світлодіодів і вхідною напругою це також стосується світлодіодів.
Крім того, частота перемикання ШІМ не повинна впливати на навантаження, а результуюча форма сигналу має бути достатньо плавною, щоб навантаження могла її розпізнати.
Залежно від пристрою та його функції частота перемикання джерела живлення зазвичай значно змінюється. Електричні плити, комп’ютерні джерела живлення та аудіопідсилювачі вимагають швидкості перемикання в діапазоні десятків або сотень кілогерц.
Ще однією ключовою перевагою використання ШІМ є неймовірно низькі втрати потужності в комутаційних пристроях. Коли вимикач вимкнено, струм через нього не тече. Крім того, коли вимикач увімкнено та надсилає електроенергію до свого навантаження, на ньому відбувається незначне падіння напруги.
Статті по темі
Усе, що вам потрібно знати про керування DMX512
Все, що вам потрібно знати про симисторне затемнення для світлодіодів
Як приглушити світлодіодні стрічки
Як вибрати правильний світлодіодний блок живлення
DMX проти DALI управління освітленням: який вибрати?
Повний посібник із затемнення 0–10 В
Поширені запитання
Резюме
ШІМ-діммування — простий і недорогий спосіб регулювання яскравості світлодіодних ламп. ШІМ-діммування має низку переваг перед аналоговим диммуванням, зокрема більшу економію енергії, більш точне керування та довший термін служби. Однак це створює кілька проблем, таких як можливі електромагнітні перешкоди та потреба у високочастотних комутаційних схемах. Проте ШІМ-діммування є важливою технікою для регулювання світлодіодних ламп, і її майбутнє здається багатообіцяючим.
LEDYi виготовляє якісне Світлодіодні стрічки та LED neon flex. Усі наші продукти проходять через високотехнологічні лабораторії, щоб забезпечити найвищу якість. Крім того, ми пропонуємо настроювані параметри для наших світлодіодних стрічок і неонових волокон. Отже, для світлодіодних стрічок преміум-класу та LED neon flex, звертайтеся до LEDYi ЯКНАЙШВИДШЕ!
