Wie schnell kann eine LED bei Nennspannung und Nennstrom ihre volle Helligkeit erreichen?
Ich muss LEDs multiplexen, um eine Matrixanzeige zu erstellen, und ich habe berechnet, dass jede LED nur 40 µs leuchten kann. Ich weiß jedoch nicht, ob das genug Zeit ist, um das LED-Licht zu sehen.
Antworten:
(1) LED-Einschaltzeiten für Leuchtstoff-LEDs liegen im Bereich von 100'2 Nanosekunden
(2) Die Einschaltzeiten für Nicht-Leuchtstoff-LEDs liegen bei korrekter Ansteuerung normalerweise im Bereich von 10 Nanosekunden.
Durchschnittsstrom = Peak_Current x time_on / (time_on + time_off) Der Spitzenstrom
wird als "stetig" angenommen.
(3) Helligkeit bei Mutiplex
= B_DC x time_on / ( time_on + time_off ) x k
Wobei B_DC die Helligkeit ist, wenn die LED bei Verwendung von Gleichstrom mit diesem PEAK- Strom betrieben wird, und k = ein Faktor, der sich auf den Wirkungsgradverlust mit dem Strom, die Änderung des Wirkungsgrads mit der Düsentemperatur usw. bezieht.
Anfangs ist k = 1 nahe genug.
oder Helligkeit unter Verwendung des Durchschnittsstroms =
= B_100% x k at average current
(4) Moderne Leuchtstoff-LEDs haben einen zulässigen Spitzenstrom, der 20% bis 100% höher ist als der Nenngleichstrom.
Das heißt, Sie können moderne Leuchtstoff-LEDs nicht direkt direkt multiplexen.
(5) Einige moderne LEDs können höhere Spitzen- / Nennstromverhältnisse zulassen,
Sie sollten jedoch in JEDEM Fall das Datenblatt überprüfen.
(6) Es gibt eine Möglichkeit, LEDs zu multiplexen, um hohe Spitzenmultiplexströme zu ermöglichen, wenn die tatsächlichen LEDs niedrige zulässige Spitzen- / Nennstromverhältnisse aufweisen.
Es erfordert mehr Schaltungs- und / oder Entwurfsaufwand. Nur wenige Leute machen diese AFAIK
Es gibt verschiedene mögliche Implementierungen, aber das grundlegende Verfahren besteht darin, die Leistung (LED-Ansteuerung) zu einem Energiespeicher zu multiplexen und dann die LED vom Energiespeicher so anzusteuern, dass der LED-Strom ungefähr konstant ist.
Ein "Energiespeicher" kann ein Kondensator oder eine Induktivität plus unterstützende Schaltungen sein.
(a) Multiplex in Kondensator über LED direkt. Geben Sie den gewünschten Durchschnittsstrom ein. Die LED stabilisiert sich bei einer für den Durchschnittsstrom geeigneten Spannung. Energie geht im Fahrer durch unvermeidbaren I ^ R-Verlust verloren.
Der Kondensator muss groß genug sein, um zu verhindern, dass der LED-Strom während der Ladeimpulse über den Nennwert steigt.
Der Kondensator erhöht die Ausschaltzeit auf mindestens einige Multiplexzyklusperioden und wahrscheinlich 5 bis 10 Multiplexzyklusperioden und möglicherweise sehr viel länger bei sehr hohen Multiplexverhältnissen. Die Einschaltzeit unterliegt der Kontrolle des Entwickelten, wird jedoch normalerweise auch auf mehrere Mutiplex-Zykluszeiten verlangsamt.
(b) Multiplex in z. B. Induktivität in Reihe mit LED gegen Masse. Sperrdiode vom Eingang zur Masse. Dies ist effektiv ein Abwärtswandler.
Es spielt nicht nur eine Rolle, wie lange Sie die LED einschalten, sondern auch, wie hoch der Arbeitszyklus ist. wie lange es eingeschaltet ist im Vergleich zu wie lange es ausgeschaltet ist. Die genaue LED-Reaktionszeit hängt vom LED-Typ (Farbe) ab, liegt jedoch normalerweise in zehn oder Hunderten von Nanosekunden. Ihre 40µs sind mehr als genug, um es vollständig zu beleuchten, aber das durchschnittliche sichtbare Licht hängt davon ab, wie lange es danach ausgeschaltet ist.
Die LED-Anstiegszeit ist im Vergleich zu Verzögerungen bei Treibern und Auswirkungen der Induktivität (entweder tatsächliche Anstiegszeit oder die Notwendigkeit, die Anstiegszeit aktiv zu begrenzen, um ein Klingeln zu vermeiden) bei langen Drähten / Leiterbahnen in größeren Arrays unbedeutend.
Die Sichtbarkeit hängt davon ab, wie viel Prozent der Zeit die LED leuchtet. Wenn ich das richtig verstehe, leuchtet die LED im Wesentlichen sofort, wenn Strom zugeführt wird. Die Zeit zum Aufleuchten ist also die Anstiegsflankenzeit für alles, was Sie zum Ansteuern verwenden. Was Helligkeit und Sichtbarkeit betrifft, hängt es wirklich davon ab, wie viele 40-µs-Bursts jede LED in einer Sekunde erhält. Wenn Sie ungefähr 100 Hz pro LED erhalten, sieht es ziemlich solide aus. Einige Leute werden sagen, dass mehr oder weniger notwendig ist, also probieren Sie es selbst aus.
Ja. Die meisten LEDs können in weniger als 40 US-Dollar die volle Helligkeit erreichen.
Bloße LEDs erreichen die Helligkeit für ihren Strom viel schneller als 40 µs. Sogar LEDs, die Licht durch Leuchtstoffe wieder abgeben, können damit umgehen, wie weiße LEDs. Bloße LEDs können problemlos für die digitale Kommunikation verwendet werden, die einen MHz überschreitet (in einigen Fällen sogar viel mehr).
Sie haben jedoch ein anderes Problem. Angenommen, die LED ist für 20 mA ausgelegt, und das ist die effektive Helligkeit, die Sie möchten. Sie können die LED für 40 µs bei 40 mA einschalten und dann für 40 µs ausschalten, um sich der gleichen Helligkeit anzunähern, aber Sie können nicht mehr Strom und kürzere Zeit verwenden. Jede LED hat auch eine maximale Momentanstromspezifikation, nicht nur eine durchschnittliche Stromspezifikation. Bei einigen IR-LEDs, die im Allgemeinen als Teil eines digitalen Kommunikationsschemas gepulst werden sollen, kann das Verhältnis von konstantem zu maximalem Strom bis zu 10 betragen. Bei den meisten normalen LEDs ist es geringer. Für Hochleistungs-Beleuchtungs-LEDs ist es nur etwas über 1.
Angenommen, Ihre LED hat ein maximales bis durchschnittliches Stromverhältnis von 10. Das bedeutet, dass Sie ein Multiplexschema erstellen müssen, damit die LED mindestens 1/10 der Zeit leuchtet, in der Sie sie sonst nicht betreiben können volle Helligkeit. Tatsächlich fällt die Helligkeit als Funktion des Stroms bei hohen Strömen etwas ab. Wenn Sie also die Grenzwerte überschreiten, ist das Pulsieren bei maximalem Strom immer etwas weniger als konstant.