Jak szybko dioda LED może osiągnąć pełną jasność przy napięciu znamionowym i prądzie?
Muszę wykonać multipleksowanie diod LED, aby wyświetlić matrycę, i obliczyłem, że każda dioda LED może pozostać włączona tylko przez 40 µs. Nie wiem jednak, czy to wystarczająco dużo czasu, aby światło LED było widoczne.
Odpowiedzi:
(1) Czasy włączenia diod LED fosforu wynoszą 100'2 zakresu nanosekund
(2) Czasy włączenia dla diod LED niefosforowych zwykle wynoszą 10 sekund w zakresie nanosekundowym, jeśli są odpowiednio napędzane.
Średni prąd = Peak_Current x time_on / (time_on + time_off)
Zakłada się, że prąd szczytowy jest „stały”.
(3) Jasność po zmultipleksowaniu
= B_DC x time_on / ( time_on + time_off ) x k
Gdzie B_DC jest jasnością, gdy dioda LED pracuje przy tym prądzie szczytowym, gdy stosuje się prąd stały, a k = współczynnik związany z utratą wydajności wraz z prądem, zmianą wydajności wraz z temperaturą matrycy itp.
Początkowo k = 1 jest wystarczająco blisko.
lub Jasność przy użyciu średniego prądu =
= B_100% x k at average current
(4) Nowoczesne luminofory LED mają dopuszczalny prąd szczytowy o 20% do 100% wyższy niż prąd znamionowy prądu stałego.
tzn. nie można bezpośrednio użytkować multipleksowania nowoczesnych luminoforów LED.
(5) NIEKTÓRE nowoczesne diody LED MOGĄ dopuszczać wyższe stosunki prądu szczytowego / znamionowego, ale
w KAŻDYM przypadku należy sprawdzić kartę danych.
(6) Istnieje sposób na multipleksowanie diod LED w celu umożliwienia wysokich szczytowych prądów multipleksowych, gdy rzeczywiste diody LED mają niskie dopuszczalne wartości szczytowe / znamionowe prądu.
Wymaga to większego wysiłku w zakresie obwodów i / lub projektowania. Niewiele osób robi to AFAIK
Możliwe są różne implementacje, ale podstawową metodą jest zwielokrotnienie mocy (napęd LED) do magazynu energii, a następnie doprowadzenie diody LED z magazynu energii w taki sposób, aby prąd LED był prawie stały.
„Magazyn energii” może być kondensatorem lub cewką oraz obwodem podtrzymującym.
(a) Multipleksowanie bezpośrednio w kondensatorze przez diody LED. Wprowadź pożądany średni prąd. Dioda LED ustabilizuje się przy odpowiednim napięciu dla średniego prądu. Energia jest tracona w sterowniku z powodu nieuniknionej utraty I ^ R.
Kondensator musi być wystarczająco duży, aby zapobiec wzrostowi prądu LED powyżej wartości znamionowej podczas impulsów ładowania.
Kondensator wydłuża czas wyłączenia do co najmniej kilku okresów cyklu multipleksowego i prawdopodobnie od 5 do 10 okresów cyklu multipleksowego, a być może znacznie dłużej przy bardzo wysokich współczynnikach multipleksowych. Czas włączenia jest kontrolowany przez projektowany, ale zwykle będzie również spowalniany do kilku czasów cyklu mutiplex.
(b) Multipleksowanie np. z cewką szeregową z diodą LED do uziemienia. Odwróć diodę od wejścia do ziemi. Jest to faktycznie konwerter złotówki.
Nie ma znaczenia tylko, jak długo włączasz LED, ale jaki jest cykl pracy, tj. jak długo jest włączony w porównaniu do tego, jak długo jest wyłączony. Dokładny czas reakcji diody LED zależy od typu diody LED (koloru), ale zwykle są to dziesiątki lub setki nanosekund. Twoje 40 µs wystarcza, aby je w pełni rozjaśnić, ale średnie światło widzialne zależy od tego, jak długo potem jest wyłączone.
Czas narastania diody LED jest nieznaczny w porównaniu z opóźnieniami w sterownikach i efektami indukcyjności (rzeczywisty czas narastania lub potrzeba aktywnego ograniczenia czasu narastania, aby uniknąć dzwonienia) na długich przewodach / śladach w większych układach.
Widoczność będzie funkcją tego, jaki procent czasu świeci dioda LED. Jeśli dobrze zrozumiem, dioda LED zaświeci się zasadniczo natychmiast po dostarczeniu prądu, więc czas na jej zaświecenie to czas narastania krawędzi tego, czego używasz do napędzania go. Jeśli chodzi o jasność i widoczność, tak naprawdę zależy to od liczby impulsów 40 µs, które każda dioda LED robi w ciągu sekundy. Kiedy dostajesz około 100Hz na led, wygląda to dość solidnie. Niektórzy powiedzą, że mniej więcej jest konieczne, więc spróbuj sam.
Tak. Większość diod LED może osiągnąć pełną jasność w mniej niż 40 μS.
Nagie diody LED osiągną jasność swojego prądu znacznie szybciej niż 40 µs. Poradzą sobie z tym nawet diody LED, które ponownie emitują światło przez luminofory, podobnie jak białe diody LED. Nagie diody LED mogą być codziennie używane do komunikacji cyfrowej przekraczającej MHz (w niektórych przypadkach znacznie więcej), więc to nie popycha.
Masz jednak inny problem. Załóżmy, że dioda LED ma moc znamionową 20 mA i jest to efektywna jasność, jakiej chcesz. Możesz pulsować diodą LED przez 40 µs przy 40 mA, a następnie wyłączyć przez 40 µs, aby zbliżyć się do tej samej jasności, ale nie możesz nadal używać większego prądu i krótszego czasu. Każda dioda LED będzie również miała maksymalną specyfikację prądu chwilowego, a nie tylko specyfikację średniego prądu. W przypadku niektórych diod IR IR, które generalnie mają być pulsowane w ramach cyfrowego schematu komunikacji, stosunek prądu stałego do maksymalnego może wynosić nawet 10. W przypadku większości zwykłych diod LED jest to mniej. W przypadku diod LED o dużej mocy jest tylko nieco powyżej 1.
Załóżmy, że Twoja dioda LED ma maksymalny stosunek do prądu wynoszący 10. Oznacza to, że musisz wymyślić schemat multipleksowania, aby dioda LED była włączona przez co najmniej 1/10 czasu, w przeciwnym razie nie będziesz w stanie jej uruchomić pełna jasność. W rzeczywistości jasność w funkcji prądu spada nieco przy wysokich prądach, więc jeśli przekraczasz granice, pulsowanie będzie zawsze nieco mniejsze niż stałe przy maksymalnym prądzie.