Jak wybrać odpowiednią częstotliwość PWM dla LED?

Chcę kontrolować jasność diody LED za pomocą PWM (przez tranzystor BJT). Jaką częstotliwość PWM powinienem wybrać?

W przypadku takiego pytania prawdopodobnie uzyskasz tyle odpowiedzi, ile osób jest zainteresowanych odpowiedzią. Oto moja odpowiedź: to zależy .

Oto niektóre z czynników ograniczających, najpierw dolne limity:

• Utrzymywanie wizji:
  • Różni ludzie są różnie wrażliwi na migotanie w źródle światła. Niektórzy zauważą migotanie nawet przy 100 Hz, inni mogą nawet nie przy tak niskiej częstotliwości jak 10 Hz.
  • Ruch źródła światła w stosunku do oka sprawia, że ​​migotanie jest bardziej widoczne, rośnie wraz z prędkością ruchu.
  • Czułość widzenia człowieka przy niskim natężeniu światła - zarówno natężeniu otoczenia, jak i źródła. Przy bardzo niskiej intensywności oko jest znacznie bardziej wrażliwe na wszelkie zmiany intensywności. Tak więc dioda LED działająca przy niskim cyklu pracy / niskim prądzie oraz w ciemnym otoczeniu wymagałaby wyższej minimalnej częstotliwości PWM.

Teraz górne limity:

• Charakterystyka włączania diody LED: diody LED nie można przełączać z dowolnie wysoką częstotliwością, gdy czas trwania impulsu zbliża się do czasu włączenia, dioda LED nigdy tak naprawdę nie włącza się w pełni, dlatego liniowość sterowania PWM zostaje utracona na początku, a przy wyższej częstotliwości / krótsze impulsy, ostatecznie dioda LED po prostu pozostaje przyćmiona lub wyłączona.
• Możliwości dostawcy PWM: Twój mikrokontroler miałby swoją własną maksymalną szybkość PWM, która określa twardy limit.
• Straty przełączania: Każdy system przełączania, oparty na MOSFET, oparty na BJT lub inny, cierpi na straty przełączania mocy wraz ze wzrostem szybkości przełączania. W pewnym momencie stało się to znaczące zarówno pod względem ogrzewania urządzenia przełączającego, jak i wydajności oświetlenia.

Tak więc, w zależności od tych parametrów i wszelkich innych, które wpływają na twoje konkretne wymagania, poprawna odpowiedź może znajdować się w dowolnym miejscu w zakresie od 50 Hz do kilkudziesięciu KHz.

Zależy to całkowicie od zastosowania i naturalnej wrażliwości ludzkiego oka na migotanie, gdy światło się porusza lub gdy oko porusza się z czułością peryferyjną poprawioną na migotanie, podczas gdy widzenie peryferyjne w stanie stacjonarnym spada.

Cadillac był jednym, jeśli nie pierwszym, samochodem, który wprowadził światła stop LED, a my, inżynierowie, zastanawiamy się, jak omijał ten ważny szczegół.

Ludzie powiedzieliby, dlaczego to światło hamowania samochodu miga, gdy mija nasz widok? Dla niektórych z Seizure wrażliwym na migotanie było to tak irytujące, że mogło wywołać „epizod”.

Ponieważ mamy stacjonarne diody LED, nie przejmujemy się często, ale wiemy, że coś jest irytujące dla niektórych osób. Wynika to często z faktu, że inżynierowie nie wiedzą wiele o odpowiedziach biomedycznych i uważają, że 150 Hz jest w porządku, ponieważ nie potrafią powiedzieć niczego, co na to patrzy. Jest tak, ponieważ wymaga artefaktu ruchu w celu wykrycia migotania lub ruchomych obrazów na peryferiach siatkówki.

Sugerowany przeze mnie zakres częstotliwości to minimum 300 Hz dla stacjonarnych i minimum 1 kHz dla ruchomych bez migotania. Chociaż w branży występuje opóźnienie przy częstotliwości 300 Hz, a czułość migotania ruchu peryferyjnego nadal istnieje przy takim tempie migania w ruchomych światłach tylnych.

Luminofor z białą diodą LED reaguje znacznie szybciej niż luminofor telewizyjny.

Jeśli nie przejmujesz się moimi obawami, możesz postępować zgodnie z radami innych przy niższych częstotliwościach.

Szukałem referencji, które mogłyby stanowić kopię zapasową moich doświadczeń. To tylko przykład. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

Zgadzam się z powyższymi na dolnym końcu, ale na wyższym końcu spektrum częstotliwości, czasami możesz usłyszeć słyszalne przełączanie, jeśli jesteś w zakresie 1k-15k. Będziesz chciał pozostać poza zasięgiem słyszalnym lub potencjalnie usłyszysz wysoki dźwięk przy częstotliwości PWM.

Jak widziałem, prawie wszystkie diagramy PWM z LM555 mają obwód oscylacyjny utworzony przez kondensator 0u1 i rezystor 1k. Oznacza to około 2 kHz z niewielkimi zmianami przy niskich i wysokich szerokościach. Myślę, że ta częstotliwość zapewnia wystarczającą szybkość przełączania, aby nie widzieć złych migotań podczas ruchu, a z drugiej strony wystarczająco wolno, aby włączyć diodę LED o niskiej szerokości. Chcę wypróbować wyższe częstotliwości, aby zobaczyć, co się stanie (5 ... 10 kHz)

Jeśli umieścisz kondensator równolegle do diody LED, powinieneś być w stanie uniknąć migotania i zamiast tego uzyskać niewielką falę opadającą lub falowanie. Im wyższa częstotliwość, a także dłuższa szerokość impulsu „on” dają najbardziej spójne światło.

Wybór częstotliwości zależy teraz bardziej od tego, ile różnych szerokości chcesz wcisnąć w cykl lub od zamierzonej rozdzielczości przyciemniania, że ​​tak powiem.