LED PWM himmennys
PWM-himmennys on valtavirran himmennystekniikka, jota käytetään LED-himmennystehotuotteissa. Analogisen signaalin piirissä ohjausvalaisimen kirkkaus tulostetaan digitaalisesti. Tällä himmennysmenetelmällä on monia etuja verrattuna perinteiseen analogiseen signaalin himmennykseen. Tietyissä asioissa on tietysti tiettyjä puutteita. Mitkä ovat edut ja haitat?
Katsotaanpa ensin pwm-himmennyksen perusperiaatetta. Itse asiassa tuotteen käytännön sovelluksessa voidaan ymmärtää, että LEDin kuormaan on kytketty MOS-kytkinputki. Merkkijonon anodi saa virtansa vakiovirtalähteestä. PWM-signaali syötetään sitten MOS-transistorin hilaan LED-jonon nopeaksi vaihtamiseksi himmentämistä varten.
Pwm-himmennyksen edut:
Ensinnäkin pwm-himmennys on tarkkaa himmennystä.
Himmennystarkkuus on merkittävä ominaisuus digitaalisessa signaalin himmennyksessä, koska pwm-himmennys käyttää pulssiaaltomuotosignaaleja erittäin tarkasti.
Toiseksi, pwm himmennys, ei värieroa.
Koko himmennysalueella, koska LED-virta on joko maksimiarvossa tai sammutettu, LEDin keskimääräistä virtaa muutetaan säätämällä pulssisuhdetta, jotta malli voi välttää värierot virranvaihdon aikana.
Kolmanneksi pwm himmennys, säädettävä alue.
PWM-himmennystaajuus on yleensä 200 Hz (matalataajuinen himmennys) - 20 kHz tai enemmän (korkeataajuinen himmennys).
Neljänneksi, pwm himmennys, ei vilkkua.
Niin kauan kuin PWM-himmennystaajuus on suurempi kuin 100 Hz, LED-valon välkkymistä ei havaita. Se ei muuta vakiovirtalähteen toimintaolosuhteita (tehostussuhde tai alennussuhde), eikä ylikuumeneminen ole mahdollista. PWM-pulssinleveyden himmennyksellä on kuitenkin myös ongelmia, jotka on tiedostettava. Ensimmäinen on pulssitaajuuden valinta: koska LED on nopeassa kytkentätilassa, jos toimintataajuus on hyvin alhainen, ihmissilmä tuntuu välkkyvän. Jotta ihmissilmän visuaalista jäännösilmiötä voitaisiin hyödyntää täysimääräisesti, sen toimintataajuuden tulisi olla yli 100 Hz, mieluiten 200 Hz.
Mitkä ovat pwm-himmennyksen haitat?
Himmennyksen aiheuttama melu on yksi. Vaikka ihmissilmä ei havaitse sitä yli 200 Hz:n taajuudella, se on ihmisen kuuloalue 20 kHz asti. Tällä hetkellä on mahdollista kuulla silkin äänen. On kaksi tapaa ratkaista tämä ongelma. Yksi on nostaa kytkentätaajuus yli 20 kHz ja hypätä ulos ihmiskorvasta. Liian korkea taajuus voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia, koska erilaisten loisparametrien vaikutuksesta pulssiaaltomuoto (etu- ja takareunat) vääristyy. Tämä heikentää himmennystarkkuutta. Toinen tapa on selvittää kaikulaite ja käsitellä sitä. Itse asiassa päääänilaite on keraaminen kondensaattori lähdössä, koska keraamiset kondensaattorit on yleensä valmistettu korkean dielektrisyysvakion keramiikasta, jolla on pietsosähköisiä ominaisuuksia. Mekaaninen värähtely tapahtuu 200 Hz:n pulssin vaikutuksesta. Ratkaisu on käyttää tantaalikondensaattoria sen sijaan. Korkeajännitteisiä tantaalikondensaattoreita on kuitenkin vaikea saada, ja hinta on erittäin kallis, mikä lisää kustannuksia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että pwm-himmennyksen edut ovat: yksinkertainen käyttö, korkea hyötysuhde, korkea tarkkuus ja hyvä himmennysvaikutus. Haittapuolena on, että koska yleinen LED-ohjain perustuu kytkentävirtalähteen periaatteeseen, jos PWM-himmennystaajuus on 200-20 kHz, LED-himmennysvirtalähteen ympärillä oleva induktanssi ja lähtökapasitanssi ovat alttiita kohinalle, joka kuuluu ihmisen korva. Lisäksi suoritettaessa PWM-himmennystä, mitä lähempänä säätösignaalin taajuus on LED-ohjainpiirin taajuutta portin ohjaussignaaliin, sitä huonompi on lineaarinen vaikutus.