¿Cómo elegir la frecuencia PWM correcta para LED?

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Quiero controlar el brillo del LED con PWM (a través del transistor BJT). ¿Qué frecuencia de PWM debo elegir?

pwm

Entre 70 y 200 Hz.

— starblue

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@starblue "Entre 70 y 200 Hz". - 70Hz produce un parpadeo visible para muchas personas, y un parpadeo muy visible para prácticamente todos si el led (o el observador) se mueve. Por favor, use una frecuencia más alta que esa. Recomendaría 200Hz como mínimo .

— marcelm

@marcelm Sí, probablemente sea una mejor idea ir tan alto como sea posible para obtener la luz más agradable. Ahora estoy usando 1kHz para una luz RGB, un proyecto de hobby. Incluso entonces puede ver el PWM como rayas cuando mueve rápidamente el ojo, pero en mi humilde opinión, eso no es realmente un problema.

— starblue

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Para una pregunta como esta, probablemente obtendrá tantas respuestas como personas interesadas en responder. Aquí está mi respuesta: depende .

Estos son algunos de los factores limitantes, primero los límites inferiores:

Persistencia de la visión:
- Diferentes personas son muy sensibles al parpadeo en una fuente de luz. Algunos notarían parpadeo incluso a 100 Hz, otros tal vez ni siquiera a tan solo 10 Hz.
- El movimiento de la fuente de luz en relación con el ojo hace que el parpadeo sea más perceptible, aumentando con la velocidad del movimiento.
- Sensibilidad a la visión humana a baja intensidad de luz, tanto ambiental como de fuente. A muy baja intensidad, el ojo es mucho más sensible a cualquier cambio de intensidad. Por lo tanto, un LED que funciona con un ciclo de trabajo bajo / corriente baja y en un entorno oscuro requeriría una frecuencia PWM mínima más alta.

Ahora los límites superiores:

Características de encendido del LED: un LED no se puede alternar a una frecuencia arbitrariamente alta, una vez que la duración del pulso se acerca al tiempo de encendido, el LED nunca se enciende por completo, por lo tanto, para empezar, se pierde la linealidad del control PWM y a una frecuencia más alta / pulsos más cortos, eventualmente el LED permanece apagado o apagado.
Capacidades del proveedor de PWM: su microcontrolador tendría su propia tasa máxima de PWM, que establece un límite estricto.
Pérdidas de conmutación: cualquier sistema de conmutación, basado en MOSFET, basado en BJT u otro, sufre pérdidas de potencia de conmutación a medida que aumenta la velocidad de conmutación. En un punto, esto se vuelve significativo tanto en términos de calentamiento del dispositivo de conmutación como de eficiencia de la iluminación.

Por lo tanto, dependiendo de estos parámetros y de cualquier otro que afecte sus requisitos específicos, la respuesta correcta podría estar en cualquier lugar en el rango de 50 Hz a algunas docenas de KHz.

— Anindo Ghosh
fuente

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La visión humana se "actualiza" (el umbral de fusión de parpadeo) en un mínimo de 50 Hz a 60 Hz. El parpadeo de 10 Hz sería visible para cualquiera que no sea ciego ...

— Passerby

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@Passerby No, hay varias condiciones que no cuentan como ceguera, pero que causan la reducción del umbral de parpadeo. El resfriado común es uno de esos. He sido parte de un estudio de visión humana donde se encontraron umbrales de parpadeo de hasta 10 Hz en varios participantes.

— Anindo Ghosh

Actualmente estoy experimentando con luces LED regulables instaladas en una sala de estar / comedor en interiores. La configuración en este momento es un atenuador LED Leviton y un foco LED LemonBest 4W regulable. En la configuración de dimmer inferiores hay un mal parpadeo. Está a 120 Hz (2 ceros por longitud de onda) y genera un efecto estroboscopio. (Puedes ver los copos de queso rallado cayendo sobre la comida; no es muy agradable, créeme).

— Ritter

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@Passerby: nuestros ojos no funcionan como monitores. El tiempo de respuesta no solo difiere entre conos y bastones, sino que difiere entre diferentes áreas de la retina y entre diferentes niveles de luz, y luego, para agregarlo, finalmente no vemos con nuestros ojos sino con nuestros cerebros.

— cuál es el nombre

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Dudo de su afirmación de que algunas personas no pueden discernir el parpadeo a 10 Hz. Tendrían una discapacidad visual grave si ni siquiera pueden detectar el parpadeo de movimiento de 25 Hz en el cine. La detección mejorada de parpadeo periférico es útil cuando se conduce un automóvil para detectar y evitar colisiones que comienzan desde un lado (niños corriendo hacia la calle) o hombres de las cavernas que ven animales atacantes por razones de autoconservación. @AnindoGhosh ¿Desea respaldar esto con una referencia? o experiencia personal? Sugiero 1kHz mínimo> 3kHz es mejor. Su respuesta descuida la mejora periférica de la percepción. NB

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Todo depende de la aplicación y el ojo humano la sensibilidad natural de parpadeo cuando la luz está en movimiento o cuando el ojo se mueve con la sensibilidad periférica a la mejora de parpadeo, mientras que la visión periférica del estado estacionario se reduce.

Cadillac fue uno de los, si no el primer automóvil en introducir luces de freno LED y nosotros, como ingenieros, nos preguntamos cómo se perdió este detalle importante.

La gente diría por qué parpadea la luz del freno del automóvil cuando pasaba por nuestra vista. Era tan irritante para algunos con un ataque sensible al parpadeo, que podría desencadenar un "episodio".

Como tenemos los LED de la casa fijos, a menudo no nos importa, sabemos que algo irrita a algunas personas. Esto es a menudo porque los ingenieros no saben mucho sobre las respuestas biomédicas y piensan que 150 Hz está bien, porque no pueden decir nada al mirarlo. Esto se debe a que requiere artefactos de movimiento para detectar el parpadeo o las imágenes en movimiento a través de la retina periférica.

El rango de frecuencia que sugeriría es un mínimo de 300 Hz para estacionario y un mínimo de 1 kHz para moverse sin parpadeo. Aunque la industria ha estado floja con 300 Hz y la sensibilidad al parpadeo del movimiento de los ojos periféricos todavía existe a esta velocidad de parpadeo en las luces traseras en movimiento.

El fósforo LED blanco responde mucho más rápido que el fósforo del tubo de TV.

Si no le importan mis inquietudes, no dude en seguir los consejos de los demás a frecuencias más bajas.

Busqué referencias para respaldar mi experiencia. Esto es sólo un ejemplo. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente

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De acuerdo con los anteriores en el extremo inferior, pero en el extremo superior del espectro de frecuencia, a veces puede escuchar un cambio audible si está en el rango de 1k-15k. Querrá mantenerse fuera del rango audible o puede escuchar un ruido agudo en su frecuencia PWM.

— ryeager
fuente

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Como he visto, casi todos los diagramas de dimmers PWM con LM555 tienen el circuito oscilante formado por un condensador 0u1 y una resistencia de 1k. Eso significa algo sobre 2 kHz con ligeras variaciones en anchos bajos y altos. Creo que esta frecuencia ofrece suficiente velocidad de conmutación para no ver parpadeos malos al moverse y, por otro lado, lo suficientemente lento como para encender el LED a un ancho bajo. Quiero probar frecuencias más altas para ver qué sucede (5 ... 10 kHz)

— Dan
fuente

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Si coloca un condensador paralelo al led, debería ser capaz de evitar el parpadeo y, en su lugar, obtener una leve onda descendente o ondulación. Cuanto mayor sea la frecuencia, así como el ancho de pulso 'encendido' más largo dará la luz más consistente.

La elección de la frecuencia ahora depende más de cuántos anchos diferentes desea poder apretar en un ciclo, o la resolución de atenuación prevista, por así decirlo.

— Nikke
fuente

¿No actuaría la tapa para suavizar la señal pwm? En lugar de que el LED esté completamente encendido y completamente apagado, estaría encendido continuamente con una corriente directa más baja ... ¿como si no se usara pwm? Comprendí que uno de los beneficios del enfoque pwm era maximizar la eficiencia del LED al evitar tal situación. ¿O la situación es diferente si usa una tapa lo suficientemente pequeña?

— Apraetor

Sí, tiene razón, suavizaría la señal, "idealmente" como si no se utilizara pwm. La razón por la que lo sugerí es que me gustaría evitar el parpadeo, ya que a veces afecta la concentración. No reflexioné sobre maximizar la eficiencia.

— Nikke

Reducir la corriente directa a través de un LED es ineficaz y ciertamente no es la forma "ideal" sobre PWM. La mayoría de las características de los LED están clasificadas a plena corriente directa, y estas se desviarán de las especificaciones a medida que la corriente directa caiga. Por ejemplo, en los LED blancos de alta potencia, la temperatura del color cambiará a medida que disminuya la corriente directa. Esta es la razón por la cual la mayoría de los fabricantes de LED recomiendan PWM como el método de atenuación, el LED permanece en su región ideal de operación.

— jduncanator

Disculpe la pregunta n00b aquí, pero ¿podría uno usar un condensador en paralelo a una tira completa de LED para lograr el mismo resultado? ¿Cómo se determina el tamaño de dicho condensador?

— Rob de Jonge

Tengo el problema de que recibo ruido de audio de la bobina de la fuente de alimentación a frecuencias audibles (como 10 kHz). Cambié la frecuencia a los 31.25 kHz completos de Timer0 de un AtTiny85 a 8MHz, pero no estoy seguro de cuál es la frecuencia PWM máxima admitida para un LED SMD 5050. Parece funcionar, pero no estoy seguro de si está en las especificaciones de seguridad de los LED.

— needfulthing