Come scegliere la giusta frequenza PWM per LED?

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Voglio controllare la luminosità del LED con PWM (tramite transistor BJT). Quale frequenza di PWM dovrei scegliere?

pwm

Tra 70 e 200 Hz.

— Starblue,

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@starblue "Tra 70 e 200 Hz." - 70Hz produce sfarfallio visibile a molte persone e sfarfallio molto visibile praticamente a tutti se il led (o l'osservatore) si muove. Per favore, usa una frequenza più alta di quella. Consiglierei almeno 200Hz .

— marcelm,

@marcelm Sì, probabilmente è una buona idea salire in alto quanto pratico, per ottenere la luce più piacevole. Ora sto usando 1kHz per una luce RGB, un progetto hobby. Anche allora puoi vedere il PWM come strisce quando muovi rapidamente l'occhio, ma IMHO non è davvero un problema.

— Starblue,

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Per una domanda come questa, probabilmente otterrai tante risposte quante sono le persone interessate a rispondere. Ecco la mia risposta: dipende .

Ecco alcuni dei fattori limitanti, prima i limiti inferiori:

Persistenza della visione:
- Diverse persone sono diversamente sensibili allo sfarfallio in una fonte di luce. Alcuni noterebbero sfarfallio anche a 100 Hz, altri forse nemmeno a 10 Hz.
- Il movimento della sorgente luminosa rispetto all'occhio rende più visibile lo sfarfallio, aumentando con la velocità del movimento.
- Sensibilità alla visione umana a bassa intensità di luce - sia intensità ambientale che sorgente. A intensità molto bassa, l'occhio è molto più sensibile a qualsiasi cambiamento di intensità. Quindi un LED funzionante a ciclo di lavoro basso / bassa corrente e in un ambiente buio richiederebbe una frequenza PWM minima più alta.

Ora i limiti superiori:

Caratteristiche di accensione del LED: un LED non può essere attivato a una frequenza arbitrariamente alta, una volta che la durata dell'impulso si avvicina al tempo di accensione, il LED non si accende mai completamente completamente, quindi la linearità del controllo PWM viene persa all'inizio e con una frequenza più elevata / impulsi più brevi, alla fine il LED rimane solo spento o spento.
Funzionalità del provider PWM: il microcontrollore avrebbe la propria velocità PWM massima, che stabilisce un limite rigido.
Perdite di commutazione: qualsiasi sistema di commutazione, basato su MOSFET, basato su BJT o altro, subisce perdite di commutazione di potenza all'aumentare della velocità di commutazione. A un certo punto questo diventa significativo sia in termini di riscaldamento del dispositivo di commutazione, sia in termini di efficienza dell'illuminazione.

Pertanto, a seconda di questi parametri e di tutti gli altri che influiscono sul requisito specifico, la risposta corretta potrebbe essere ovunque nell'intervallo da 50 Hz a poche decine di KHz.

— Anindo Ghosh
fonte

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Human Vision "aggiorna" (la soglia di fusione dello sfarfallio) da un minimo di 50Hz a 60Hz. 10hz lampeggianti sarebbero visibili a chiunque non fosse cieco ...

— Passerby,

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@Passerby No, ci sono diverse condizioni che non contano come cecità ma che causano la riduzione della soglia di sfarfallio. Il raffreddore comune è uno di questi. Ho partecipato a uno studio sulla visione umana in cui sono state rilevate soglie di sfarfallio fino a 10 Hz in diversi partecipanti.

— Anindo Ghosh,

Attualmente sto sperimentando luci a LED dimmerabili installate in una zona giorno / pranzo al chiuso. Il setup in questo momento è un dimmer LED Leviton e un faretto LED LemonBest 4W dimmerabile. Con impostazioni di dimmer inferiori si verifica uno sfarfallio negativo. È a 120 Hz (2 zeri per lunghezza d'onda) e genera un effetto stroboscopio. (Puoi vedere i fiocchi di formaggio grattugiato cadere sul cibo; non molto bello credimi).

— ritter

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@Passerby: i nostri occhi non funzionano come i monitor. Non solo il tempo di risposta differisce tra coni e bastoncelli, ma differisce tra le diverse aree della retina e tra i diversi livelli di luce, e quindi per aggiungere ad esso, alla fine non vediamo con i nostri occhi ma con il nostro cervello.

— whatsisname

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Dubito che tu affermi che alcune persone non riescono a discernere lo sfarfallio fino a 10 Hz. Avrebbero una grave compromissione della vista se non riuscissero nemmeno a rilevare lo sfarfallio del movimento a 25 Hz nel cinema. Il rilevamento avanzato dello sfarfallio periferico è utile quando si guida un'auto per rilevare ed evitare collisioni a partire dal lato (bambini che corrono verso la strada) o uomini delle caverne che vedono attaccare gli animali per motivi di autoconservazione. @AnindoGhosh Volevi eseguire il backup con un riferimento? o esperienza personale? Suggerisco che 1kHz minimo> 3kHz sia migliore. La tua risposta trascura il miglioramento periferico della percezione. NB

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,

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Dipende interamente dall'applicazione e dalla naturale sensibilità dell'occhio umano allo sfarfallio quando la luce si muove o quando l'occhio si muove con una sensibilità periferica migliorata allo sfarfallio, mentre la visione periferica allo stato stazionario diminuisce.

La Cadillac è stata una delle auto, se non la prima, a introdurre le luci dei freni a LED e noi, come ingegneri, ci chiediamo come ciò abbia perso questo grande dettaglio.

La gente direbbe perché la luce del freno dell'auto lampeggia mentre passava davanti alla nostra vista? È stato così irritante per alcuni con Seizure sensibile allo sfarfallio, che potrebbe innescare un "episodio".

Dal momento che i LED della casa sono fissi, spesso non ci interessa ancora, sappiamo che qualcosa è irritante per alcune persone. Questo spesso perché gli ingegneri non sanno molto delle risposte biomediche e pensano che 150 Hz sia OK, perché non possono dire nulla che lo fissi. Questo perché richiede artefatto da movimento per rilevare lo sfarfallio o le immagini in movimento attraverso la periferica della retina.

La gamma di frequenza che suggerirei è di almeno 300 Hz per stazionario e 1 kHz minimo per muoversi senza sfarfallio. Sebbene l'industria sia stata debole con 300 Hz e la sensibilità allo sfarfallio del movimento dell'occhio periferico esiste ancora a questa frequenza di sfarfallio nelle luci posteriori in movimento.

Il fosforo a LED bianco risponde molto più velocemente del fosforo a tubo TV.

Se non ti interessano le mie preoccupazioni, sentiti libero di seguire i consigli degli altri alle frequenze più basse.

Ho cercato riferimenti per sostenere la mia esperienza. Questo è solo un esempio. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Concordi con quelli sopra nella fascia bassa, ma nella parte alta dello spettro di frequenza, a volte puoi sentire una commutazione udibile se sei nella gamma 1k-15k. Ti consigliamo di rimanere al di fuori della gamma udibile o puoi potenzialmente sentire un rumore acuto alla tua frequenza PWM.

— ryeager
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Come ho visto, quasi tutti i diagrammi dimmer PWM con LM555 hanno il circuito oscillante formato da un condensatore 0u1 e una resistenza 1k. Ciò significa qualcosa a circa 2 kHz con lievi variazioni a bassa e alta larghezza. Penso che questa frequenza offra una velocità di commutazione sufficiente per non vedere sfarfallamenti in movimento e, d'altra parte, abbastanza lentamente da accendere il LED a bassa larghezza. Voglio provare frequenze più alte per vedere cosa succede (5 ... 10 kHz)

— Dan
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Se metti un condensatore parallelo al led dovresti essere in grado di evitare lo sfarfallio e invece ottenere una leggera onda in declino o ondulazione. Maggiore è la frequenza, nonché una durata dell'impulso "on" maggiore fornirà la luce più coerente.

La scelta della frequenza ora dipende più da quante larghezze diverse si desidera essere in grado di comprimere in un ciclo o dalla risoluzione di attenuazione prevista per così dire.

— Nikke
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Il tappo non agirebbe per attenuare il segnale pwm? Invece di essere completamente acceso e spento, il LED sarebbe continuamente acceso con una corrente diretta inferiore ... come se non fosse affatto usato pwm? La mia comprensione è stata uno dei vantaggi dell'approccio pwm è stato quello di massimizzare l'efficienza dei LED evitando proprio una situazione del genere. O la situazione è diversa se si utilizza un cappuccio sufficientemente piccolo?

— apraetor

Sì, hai ragione, avrebbe smussato il segnale, "idealmente", come se non fosse usato affatto pwm. Il motivo per cui ho suggerito è che vorrei evitare lo sfarfallio acceso / spento poiché a volte influisce sulla concentrazione. Non ho riflettuto sulla massimizzazione dell'efficienza.

— Nikke,

Ridurre la corrente diretta attraverso un LED è inefficace e certamente non è il modo "ideale" per PWM. La maggior parte delle caratteristiche dei LED sono classificate alla massima corrente diretta, e queste deriveranno dalle specifiche man mano che la corrente diretta diminuisce. Ad esempio, nei LED bianchi ad alta potenza la temperatura del colore cambierà al diminuire della corrente diretta. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei produttori di LED raccomanda PWM come metodo di regolazione della luminosità, il LED rimane nella sua regione di funzionamento ideale.

— jduncanator,

Perdonate la domanda n00b qui, ma si sarebbe in grado di utilizzare un condensatore in parallelo a un'intera striscia di LED per ottenere lo stesso risultato? Come si determina la dimensione di detto condensatore?

— Rob de Jonge,

Ho il problema che ricevo rumore audio dalla bobina di alimentazione a frequenze sopportabili (come 10kHz). Ho cambiato la frequenza a 31,25 kHz completi di Timer0 da un AtTiny85 a 8 MHz, ma non sono sicuro di quale sia la frequenza PWM massima supportata per un LED SMD 5050. Sembra funzionare, ma non sono sicuro che sia nelle specifiche sicure dei LED.

— Needfulthing