Đèn LED chiếu sáng được sử dụng rộng rãi vì hiệu quả, độ bền và tuổi thọ cao. Một trong những điều khó khăn nhất khi sử dụng đèn LED là kiểm soát độ sáng của chúng. Ở đây, làm mờ PWM có liên quan. điều khiển đèn LED Làm mờ PWM là phương pháp điều chỉnh độ sáng của đèn LED bằng cách thay đổi độ rộng xung của dòng điện. Làm mờ PWM ngày càng trở nên phổ biến như một phương pháp thực tế và hiệu quả để điều khiển đèn LED.

Làm mờ PWM là gì?

Khả năng điều khiển nhiều loại thiết bị khác nhau của PWM trong từng lĩnh vực điện tử phần lớn là nguyên nhân khiến nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử hiện đại. Tín hiệu PWM được sử dụng để làm mờ đèn LED, điều khiển động cơ và chạy nhiều loại thiết bị điện khác nhau. Do đó, chức năng của phương pháp PWM là gì?

PWM là một phương pháp để giảm công suất phân phối trung bình của tín hiệu điện. Ngoài ra, quy trình được hoàn thành bằng cách tách thành công tín hiệu thành các phần cấu thành của nó. Về chức năng, công tắc giữa tải và nguồn có thể được bật và tắt nhanh chóng để điều chỉnh dòng điện và điện áp trung bình cung cấp cho tải.

Bằng cách thay đổi lượng thời gian tín hiệu cao (BẬT) hoặc thấp (TẮT), PWM cho phép phạm vi độ sáng rộng (TẮT). Trái ngược với làm mờ tương tự, làm mờ đèn LED bằng cách thay đổi công suất đầu ra, tín hiệu PWM có thể BẬT hoặc TẮT bất kỳ lúc nào, nghĩa là đèn LED sẽ nhận được điện áp đầy đủ hoặc không có điện (nghĩa là cung cấp 10V thay vì 12V cho thay đổi độ sáng).

Giảm hiện tại không đổi (CCR) là gì?

Sản phẩm giảm dòng điện liên tục kỹ thuật cung cấp dòng điện ổn định đến đèn LED (CCR). Ngược lại với phương pháp PWM, trong đó trạng thái đèn LED dao động giữa bật và tắt, đèn LED liên tục bật. Tuy nhiên, bạn có thể kiểm soát độ sáng của đèn LED bằng cách điều chỉnh hoặc thay đổi các mức hiện tại bằng CCR.

Ưu điểm của phương pháp làm mờ CCR:

• Lý tưởng cho các ứng dụng từ xa yêu cầu chiều dài dây dài và thông số kỹ thuật EMI nghiêm ngặt.
• Trình điều khiển CCR có giới hạn điện áp đầu ra cao hơn (60 V) so với trình điều khiển PWM (24.8 V). Các thông số kỹ thuật này áp dụng cho trình điều khiển Loại 2 được chứng nhận UL để sử dụng trong cả môi trường ẩm và khô.

Nhược điểm của phương pháp làm mờ CCR:

• Việc tạo ra ánh sáng không nhất quán của đèn LED ở dòng điện rất thấp khiến phương pháp CCR không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu giảm độ sáng dưới 10% độ sáng tối đa. Tóm lại, hiệu suất LED được tạo ra bởi phương pháp này ở các mức hiện tại là dưới trung bình.
• Dòng điện chạy thấp dẫn đến màu sắc không nhất quán.

PWM dưới dạng tín hiệu mờ

Hãy mở rộng hiểu biết hiện tại của chúng ta về điều chế độ rộng xung. Bây giờ, PWM phải được công nhận là tín hiệu.

Tín hiệu điều chế độ rộng xung bao gồm các chuỗi xung hình sóng vuông (PWM). Có các đỉnh và đáy trong dạng sóng của mọi tín hiệu. Đúng giờ là khi cường độ tín hiệu cao, ngược lại đúng giờ là khi cường độ tín hiệu thấp.

Chu kỳ

Chu kỳ nhiệm vụ là khi tín hiệu có thể duy trì ở mức cao trong khái niệm làm mờ. Do đó, tín hiệu có chu kỳ hoạt động 100% nếu nó luôn bật. Thời gian bật của tín hiệu PWM có thể được điều chỉnh. Khi chu kỳ nhiệm vụ PWM được đặt thành 50%, tín hiệu sẽ chạy 50% thời gian bật và 50% tắt.

tần số

Tần số tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) là một thành phần thiết yếu khác. Tần số PWM xác định khoảng thời gian nhanh như thế nào—khoảng thời gian cần thiết để bật và tắt tín hiệu—được hoàn thành bởi tín hiệu PWM.

PWM dưới dạng đầu ra trình điều khiển LED

Khi tín hiệu PWM được chuyển đổi thành điện áp DC và được sử dụng như một Trình điều khiển LED đầu ra, điều chế độ rộng xung xảy ra. Mạch đầu ra PWM cắt dòng DC LED giữa trạng thái bật và tắt ở tần số cao. Do đó, ánh sáng nhấp nháy gây ra sự thay đổi trong đầu ra ánh sáng LED là vô hình đối với mắt người.

Mọi người thường nhầm lẫn một số điều liên quan đến sự khác biệt giữa đầu ra PWM và tín hiệu mờ. Vì vậy, chúng ta hãy lưu ý một vài điều.

Cơ chế tạo ra tín hiệu PWM dưới dạng tín hiệu kỹ thuật số, làm cho tín hiệu nhất quán trên cáp có thể điều chỉnh độ sáng. Ngược lại, trình điều khiển xác định dòng điện đầu ra bằng cách phát hiện chu kỳ nhiệm vụ PWM.

Trình điều khiển làm mờ PWM trên thị trường

Trình điều khiển làm mờ PWM ngày càng trở nên quan trọng đối với ánh sáng LED. Tuy nhiên, cần phải biết rằng các trình điều khiển làm mờ PWM có thể được thực hiện theo hai cách khác nhau và hãy cùng tìm hiểu xem chúng là gì.

Làm mờ PWM giả

Mục đích của phương pháp làm mờ giả là chuyển đổi đầu vào PWM thành tín hiệu điều khiển tương tự. Bộ lọc điện trở-tụ điện (RC) nằm trong trình điều khiển.

Bộ lọc RC chuyển đổi tín hiệu PWM thành điện áp DC tỷ lệ dựa trên chu kỳ hoạt động. Làm mờ PWM giả có ưu điểm là không ồn ào và không có tiếng ồn ở đầu ra vì dòng LED liên tục.

Tuy nhiên, phương pháp này có vấn đề vì độ chính xác kém nếu giá trị cực đại của PWM dưới 10V. Ngoài ra, giá trị điện trở-tụ điện (RC) giới hạn tần số của tín hiệu PWM.

Làm mờ PWM thực

Trong chế độ làm mờ PWM thực, các dòng đèn LED bật và tắt ở tần số và chu kỳ hoạt động được chỉ định. Sự hiện diện của MCU hoặc bộ vi điều khiển trong trình điều khiển cho phép tín hiệu PWM phát hiện điện áp cực đại. Tính năng làm mờ PWM thực hỗ trợ phổ tần số PWM rộng hơn.

Một tính năng cơ bản của PWM dimming là khả năng duy trì điểm trắng của đầu ra LED. Ngoài ra, cho phép mức điện áp tham chiếu nâng cao vượt quá sai số bù.

Phần mềm phát triển trình điều khiển yêu cầu người dùng chọn chế độ làm mờ PWM.

Thay đổi chu kỳ nhiệm vụ (độ sáng) với PWM

Trong khi nguồn được BẬT và TẮT rất nhanh bằng cách sử dụng đầu ra điều chế độ rộng xung, các đèn LED không nhấp nháy. Chu kỳ nhiệm vụ là thuật ngữ được sử dụng để mô tả phép đo độ sáng PWM.

Chu kỳ nhiệm vụ là tỷ lệ thời gian chạy của mạch mà nó được BẬT. Chu kỳ hoạt động được thể hiện dưới dạng phần trăm, với 100 phần trăm biểu thị điều kiện khả thi sáng nhất (BẬT hoàn toàn) và phần trăm thấp hơn dẫn đến đầu ra ánh sáng LED kém.

Tín hiệu PWM có chu kỳ làm việc 50% nếu nó bật 50% thời gian và tắt 50% thời gian. Tín hiệu xuất hiện dưới dạng sóng vuông và độ sáng của đèn phải ở mức trung bình. Khi tỷ lệ phần trăm lớn hơn 50%, tín hiệu dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái BẬT so với trạng thái TẮT và ngược lại khi chu kỳ nhiệm vụ nhỏ hơn 50%.

Điều chế độ rộng xung (PWM) so với làm mờ tương tự của đèn LED

Với sự tăng trưởng theo cấp số nhân của hệ thống chiếu sáng LED trên thị trường, đã có sự gia tăng tự nhiên về nhu cầu đối với các trình điều khiển LED được điều chỉnh chính xác và hiệu quả cao. Để duy trì chiến lược tiết kiệm năng lượng và tính linh hoạt cho mục đích sử dụng cuối của thiết kế đèn LED, đèn đường, đèn pin và biển báo kỹ thuật số “thông minh”, trong số các mục đích sử dụng khác, yêu cầu dòng điện được điều khiển chính xác và trong nhiều trường hợp, chức năng làm mờ.

Làm mờ PWM 

Với tính năng làm mờ điều chế độ rộng xung (PWM), dòng đèn LED sẽ bật và tắt trong giây lát. Để tránh hiệu ứng nhấp nháy, tần số bật/tắt phải nhanh hơn tần số mà mắt người có thể cảm nhận được (thường trên 100Hz). Làm mờ PWM có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp:

• Sử dụng tín hiệu PWM để thay đổi điện áp trực tiếp.
• Bằng một bóng bán dẫn thu mở
• Bằng một vi điều khiển.

Dòng điện trung bình của đèn LED bằng tổng của tổng dòng điện danh định và chu kỳ làm việc mờ của nó. Nhà thiết kế cũng phải tính đến độ trễ khi tắt và khởi động đầu ra của bộ chuyển đổi, điều này áp đặt các giới hạn đối với tần số làm mờ PWM và phạm vi chu kỳ hoạt động.

Làm mờ tương tự 

Điều chỉnh mức dòng LED được gọi là làm mờ tương tự. Sử dụng điện áp điều khiển DC bên ngoài hoặc làm mờ điện trở có thể thực hiện được điều này. Mặc dù thực tế là tính năng làm mờ tương tự hiện cho phép điều chỉnh mức độ, nhưng nhiệt độ màu có thể thay đổi. Làm mờ tương tự không được khuyến nghị cho các ứng dụng mà màu sắc của đèn LED là cần thiết.

Chúng ta hãy xem sự khác biệt chính giữa PWM và làm mờ tương tự

Cân nhắc phần cứng cho PWM

Làm mờ PWM yêu cầu một số cân nhắc nhất định khi phát triển hệ thống (hoặc bo mạch PC).

Trình điều khiển thường cần thiết với đèn LED loại đèn nền do mức hiện tại. Đầu ra kỹ thuật số, chẳng hạn như đầu ra từ vi điều khiển, không thể được sử dụng để điều khiển trực tiếp.

Một bóng bán dẫn loại FET (Bóng bán dẫn hiệu ứng trường) mức logic đơn giản thường được sử dụng làm trình điều khiển trong các ứng dụng khác nhau. Một điện trở trên cổng phải được sử dụng để chuyển đổi FET để điều khiển dòng cổng và cần có một điện trở nếu muốn hạn chế dòng điện. Đảm bảo bạn tra cứu điện áp và dòng điện điều khiển đèn nền phù hợp trên bảng dữ liệu LCD.

Trình điều khiển đèn LED loại chuyển mạch có thể điều khiển đèn nền LED ở dòng điện cao hơn và hiệu quả hơn. Các trình điều khiển này phức tạp hơn và một IC chuyên dụng thường xử lý chức năng chuyển đổi. Đầu vào PWM trên một số IC được thiết kế rõ ràng cho các ứng dụng điều chỉnh độ sáng.

Nếu một bộ vi điều khiển đang được sử dụng, nên cẩn thận kết nối với chân đầu ra hỗ trợ đầu ra PWM (bộ đếm thời gian/bộ đếm) nếu PWM được sử dụng làm chức năng phần cứng.

PWM – Cân nhắc về phần sụn/phần mềm

Làm mờ PWM yêu cầu cân nhắc thiết kế hệ thống cụ thể (hoặc bo mạch PC).

Do dòng điện cao, đèn LED loại đèn nền thường yêu cầu trình điều khiển. Đầu ra kỹ thuật số, chẳng hạn như đầu ra từ bộ vi điều khiển, không thể được sử dụng để điều khiển trực tiếp nó.

Thông thường, một bóng bán dẫn loại FET (Bóng bán dẫn hiệu ứng trường) mức logic đơn giản được sử dụng làm trình điều khiển trong nhiều ứng dụng. Việc chuyển đổi FET để điều chỉnh dòng cổng yêu cầu một điện trở trên cổng và cần có một điện trở nếu muốn giới hạn dòng điện. Kiểm tra bảng dữ liệu LCD để biết điện áp và dòng điện điều khiển đèn nền chính xác.

Trình điều khiển đèn LED loại chuyển mạch có thể điều khiển đèn nền LED hiệu quả hơn và ở dòng điện lớn hơn. Các trình điều khiển này phức tạp hơn và chức năng chuyển đổi thường được xử lý bởi một vi mạch chuyên dụng. Đầu vào PWM của một số IC được phát triển riêng cho các ứng dụng làm mờ.

Nếu PWM được sử dụng như một chức năng phần cứng, cần chú ý kết nối với chân đầu ra hỗ trợ đầu ra PWM (bộ định thời/bộ đếm) trên vi điều khiển.

Chức năng và ứng dụng PWM

Khi thời gian bật và tắt của công tắc được dịch chuyển tương đối với nhau, lượng điện cung cấp cho tải sẽ tăng lên. Như mong đợi, loại điều khiển này mang lại nhiều lợi thế.

PWM kết hợp với tính năng theo dõi điểm công suất tối đa, hay MPPT, là một trong những cách chính để giảm sản lượng của tấm pin mặt trời nhằm giúp pin sử dụng dễ dàng hơn.

Mặt khác, PWM là lý tưởng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị quán tính, chẳng hạn như động cơ, bởi vì việc chuyển đổi độc đáo này ít ảnh hưởng đến chúng hơn. Do liên kết tuyến tính giữa chức năng của đèn LED và điện áp đầu vào, điều này cũng áp dụng cho đèn LED.

Ngoài ra, tần số chuyển mạch PWM phải không ảnh hưởng đến tải và dạng sóng thu được phải đủ mượt để tải có thể nhận ra.

Tùy thuộc vào thiết bị và chức năng của nó, tần số chuyển mạch của nguồn điện thường sẽ thay đổi đáng kể. Phạm vi điện, nguồn điện máy tính và bộ khuếch đại âm thanh đều yêu cầu tốc độ chuyển đổi trong phạm vi hàng chục hoặc hàng trăm kilohertz.

Một ưu điểm quan trọng khác của việc áp dụng PWM là tổn thất điện năng cực kỳ thấp trong các thiết bị chuyển mạch. Khi tắt công tắc, không có dòng điện chạy qua nó. Ngoài ra, khi một công tắc được bật và gửi điện đến tải của nó, sẽ có sự sụt giảm điện áp không đáng kể trên nó.

Bài viết liên quan

Mọi thứ bạn cần biết về điều khiển DMX512

Mọi thứ bạn cần biết về Triac Dimming cho đèn LED

Cách làm mờ đèn dải LED

Cách chọn nguồn điện LED phù hợp

Điều khiển ánh sáng DMX so với DALI: Chọn cái nào?

Hướng dẫn cơ bản về làm mờ 0-10V

Câu Hỏi Thường Gặp

Tổng kết

Làm mờ PWM là một phương pháp đơn giản và rẻ tiền để điều chỉnh độ sáng của đèn LED. Làm mờ PWM có nhiều ưu điểm khác nhau so với làm mờ tương tự, bao gồm tiết kiệm năng lượng cao hơn, điều khiển chính xác hơn và tuổi thọ dài hơn. Tuy nhiên, nó có một số vấn đề, chẳng hạn như EMI có thể xảy ra và nhu cầu về các mạch chuyển đổi tần số cao. Tuy nhiên, làm mờ PWM là một kỹ thuật quan trọng để điều chỉnh đèn LED và tương lai của nó có vẻ đầy hứa hẹn.

LEDYi sản xuất chất lượng cao Dải đèn LED và đèn LED neon uốn cong. Tất cả các sản phẩm của chúng tôi đều trải qua các phòng thí nghiệm công nghệ cao để đảm bảo chất lượng tối đa. Bên cạnh đó, chúng tôi cung cấp các tùy chọn có thể tùy chỉnh trên dải đèn LED và đèn neon flex của chúng tôi. Vì vậy, đối với dải đèn LED cao cấp và đèn LED neon flex, liên hệ LEDYi CÀNG SỚM CÀNG TỐT!