Wie wählt man die richtige PWM-Frequenz für LED?

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Ich möchte die Helligkeit der LED mit PWM steuern (über BJT-Transistor). Welche PWM-Frequenz soll ich wählen?

pwm

Zwischen 70 und 200 Hz.

— Starblue

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@starblue "Zwischen 70 und 200 Hz." - 70Hz erzeugt für viele Menschen sichtbares Flimmern und für praktisch jeden sichtbares Flimmern, wenn sich die LED (oder der Beobachter) bewegt. Bitte verwenden Sie eine höhere Frequenz. Ich würde mindestens 200Hz empfehlen .

— März

@marcelm Ja, es ist wahrscheinlich eine bessere Idee, so hoch wie möglich zu gehen, um das angenehmste Licht zu erhalten. Ich verwende jetzt 1kHz für ein RGB-Licht, ein Hobbyprojekt. Selbst dann können Sie die PWM als Streifen sehen, wenn Sie das Auge schnell bewegen, aber meiner Meinung nach ist das kein wirkliches Problem.

— Starblue

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Für eine Frage wie diese erhalten Sie wahrscheinlich so viele Antworten, wie es Leute gibt, die an der Beantwortung interessiert sind. Hier ist meine Antwort: Es kommt darauf an .

Hier sind einige der einschränkenden Faktoren, zunächst die unteren Grenzen:

Beharrlichkeit des Sehens:
- Verschiedene Personen reagieren unterschiedlich empfindlich auf Flimmern in einer Lichtquelle. Einige würden sogar bei 100 Hz ein Flimmern bemerken, andere vielleicht nicht einmal bei nur 10 Hz.
- Die Bewegung der Lichtquelle relativ zum Auge macht das Flackern wahrnehmbarer und vergrößert sich mit der Geschwindigkeit der Bewegung.
- Empfindlichkeit des menschlichen Sehens bei geringer Lichtintensität - sowohl Umgebungsintensität als auch Intensität der Lichtquelle. Bei sehr geringer Intensität reagiert das Auge viel empfindlicher auf jede Änderung der Intensität. Eine LED, die bei niedrigem Tastverhältnis / niedrigem Strom und in einer dunklen Umgebung betrieben wird, würde daher eine höhere minimale PWM-Frequenz erfordern.

Nun die oberen Grenzen:

LED-Einschaltcharakteristik: Eine LED kann nicht mit einer willkürlich hohen Frequenz umgeschaltet werden. Sobald sich die Impulsdauer der Einschaltzeit nähert, schaltet sich die LED nie wirklich vollständig ein, daher geht die Linearität der PWM-Steuerung anfangs verloren und bei einer höheren Frequenz / kürzere Impulse, eventuell bleibt die LED nur dunkel oder aus.
Funktionen des PWM-Anbieters: Ihr Mikrocontroller verfügt über eine eigene maximale PWM-Rate, die eine harte Grenze setzt.
Schaltverluste: Jedes Schaltsystem, MOSFET-basiert, BJT-basiert oder anderes, erleidet Schaltleistungsverluste, wenn die Schaltrate zunimmt. An einem Punkt wird dies sowohl hinsichtlich der Erwärmung der Schaltvorrichtung als auch der Effizienz der Beleuchtung bedeutend.

Abhängig von diesen Parametern und allen anderen, die Ihre spezifischen Anforderungen betreffen, kann die richtige Antwort also irgendwo im Bereich von 50 Hz bis zu einigen Dutzend kHz liegen.

— Anindo Ghosh
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Das menschliche Sehen "erfrischt" (die Flimmerfusionsschwelle) bei mindestens 50 Hz bis 60 Hz. Blinkende 10hz würde für jeden sichtbar sein, der nicht blind ist ...

— Passant

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@Passerby Nein, es gibt verschiedene Zustände, die nicht als Blindheit gelten, aber eine Verringerung der Flimmerschwelle verursachen. Die Erkältung ist eine solche. Ich war Teil einer Studie zum menschlichen Sehen, bei der bei mehreren Teilnehmern Flimmerschwellen von bis zu 10 Hz festgestellt wurden.

— Anindo Ghosh

Ich experimentiere derzeit mit dimmbaren LED-Leuchten, die in einem Wohn- / Essbereich in Innenräumen installiert sind. Das Setup umfasst derzeit einen LED-Dimmer Leviton und einen dimmbaren LemonBest 4W LED-Spot. Bei niedrigeren Dimmereinstellungen tritt ein schlechtes Flimmern auf. Es ist bei 120 Hz (2 Nullen pro Wellenlänge) und es erzeugt einen Stroboskopeffekt. (Sie können die Flocken von geriebenem Käse auf das Essen fallen sehen; nicht sehr schön, glauben Sie mir).

— Ritter

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@ Passerby: Unsere Augen funktionieren nicht wie Monitore. Die Reaktionszeit unterscheidet sich nicht nur zwischen Zapfen und Stäbchen, sondern auch zwischen verschiedenen Bereichen der Netzhaut und zwischen unterschiedlichen Lichtniveaus. Um dies zu ergänzen, sehen wir letztendlich nicht mit unseren Augen, sondern mit unserem Gehirn.

— Whatsisname

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Ich bezweifle Ihre Behauptung, dass manche Leute Flimmern bis zu 10 Hz nicht erkennen können. Sie hätten eine ernsthafte Sehbehinderung, wenn sie im Kino nicht einmal 25-Hz-Bewegungsflimmern erkennen könnten. Die erweiterte periphere Flimmererkennung ist nützlich, wenn Sie ein Auto fahren, um Kollisionen von der Seite (Kinder rennen auf die Straße zu) oder Höhlenbewohner zu erkennen und zu vermeiden, die aus Gründen der Selbsterhaltung angreifende Tiere sehen. @AnindoGhosh Wollten Sie dies mit einer Referenz belegen? oder persönliche Erfahrung? Ich schlage vor, 1kHz Minimum> 3kHz ist besser. Ihre Antwort vernachlässigt periphere Wahrnehmungsverbesserungen. NB

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Es hängt ganz von der Anwendung und der natürlichen Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Flimmern ab, wenn sich das Licht bewegt oder wenn sich Ihr Auge mit einer zu Flimmern verbesserten peripheren Empfindlichkeit bewegt, während das periphere Sehen im stationären Zustand abnimmt.

Cadillac war eines der, wenn nicht das erste Auto, das LED-Bremslichter einführte, und wir als Ingenieure fragen uns, wie dies dieses wichtige Detail verfehlte.

Die Leute würden sagen, warum flackert dieses Auto-Bremslicht, als es an unserer Sicht vorbeifuhr? Es war für manche so irritierend, dass es zu einer "Episode" kam.

Da wir stationäre Haus-LEDs haben, ist es uns egal, aber wir wissen, dass manche Menschen etwas stören. Dies liegt oft daran, dass Ingenieure nicht viel über biomedizinische Reaktionen wissen und 150 Hz für in Ordnung halten, weil sie nichts erkennen können, was sie anstarrt. Dies liegt daran, dass Bewegungsartefakte erforderlich sind, um das Flimmern oder die bewegten Bilder über die Netzhautperipherie zu erkennen.

Der Frequenzbereich, den ich vorschlagen würde, beträgt mindestens 300 Hz für stationäre und mindestens 1 kHz für flimmerfreie Bewegungen. Obwohl die Industrie mit 300 Hz nachgelassen hat und die Flimmerempfindlichkeit der peripheren Augenbewegung bei dieser Flimmerrate in sich bewegenden Rücklichtern immer noch besteht.

Weißer LED-Leuchtstoff reagiert viel schneller als TV-Röhren-Leuchtstoff.

Wenn Sie sich nicht für meine Bedenken interessieren, können Sie den Ratschlägen der anderen mit niedrigeren Frequenzen folgen.

Ich suchte nach Referenzen, um meine Erfahrungen zu stützen. Dies ist nur ein Beispiel. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Stimmen Sie mit den oben genannten im unteren Bereich überein, aber im oberen Bereich des Frequenzspektrums können Sie manchmal ein hörbares Umschalten hören, wenn Sie sich im Bereich von 1k bis 15k befinden. Sie sollten sich aus dem hörbaren Bereich heraushalten, da Sie sonst möglicherweise ein hohes Rauschen bei Ihrer PWM-Frequenz hören.

— ryeager
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Wie ich gesehen habe, besteht bei fast allen PWM-Dimmerdiagrammen mit LM555 der Schwingkreis aus einem 0u1-Kondensator und einem 1k-Widerstand. Das bedeutet etwas über 2 kHz mit geringen Abweichungen bei niedrigen und hohen Breiten. Ich denke, diese Frequenz bietet genug Schaltgeschwindigkeit, um beim Bewegen kein schlechtes Flackern zu sehen, und andererseits langsam genug, um die LED bei geringer Breite einzuschalten. Ich möchte höhere Frequenzen ausprobieren, um zu sehen, was passiert (5 ... 10 kHz)

— Dan
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Wenn Sie einen Kondensator parallel zur LED platzieren, sollten Sie in der Lage sein, das Flackern zu vermeiden und stattdessen eine leicht abnehmende Welle oder Welligkeit zu erhalten. Je höher die Frequenz und je länger die Impulsdauer, desto gleichmäßiger ist das Licht.

Die Wahl der Frequenz hängt nun mehr davon ab, wie viele verschiedene Breiten Sie in einen Zyklus pressen können möchten oder wie hoch die beabsichtigte Dimmauflösung sein soll.

— Nikke
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Würde die Kappe nicht dazu dienen, das PWM-Signal zu glätten? Anstatt dass die LED vollständig an und vollständig aus ist, würde sie kontinuierlich mit einem niedrigeren Durchlassstrom an sein. Als ob pwm überhaupt nicht verwendet würde? Mein Verständnis war ein Vorteil des pwm-Ansatzes, die LED-Effizienz durch Vermeidung einer solchen Situation zu maximieren. Oder ist die Situation anders, wenn Sie eine ausreichend kleine Kappe verwenden?

— APRAETOR

Ja, Sie haben Recht, es würde das Signal "ideal" glätten, als ob überhaupt kein PWM verwendet würde. Der Grund, warum ich vorgeschlagen habe, ist, dass ich das Flackern beim Ein- und Ausschalten vermeiden möchte, da es manchmal die Konzentration beeinträchtigt. Ich habe nicht über die Maximierung der Effizienz nachgedacht.

— Nikke

Die Reduzierung des Vorwärtsstroms durch eine LED ist ineffektiv und sicherlich nicht der "ideale" Weg über PWM. Die meisten LED-Eigenschaften werden bei vollem Durchlassstrom bewertet, und diese weichen mit abnehmendem Durchlassstrom von der Spezifikation ab. Beispielsweise ändert sich bei weißen Hochleistungs-LEDs die Farbtemperatur, wenn der Vorwärtsstrom abfällt. Aus diesem Grund empfehlen die meisten LED-Hersteller PWM als Dimmmethode. Die LED bleibt in ihrem idealen Betriebsbereich.

— jduncanator

Verzeihen Sie hier die Frage nach n00b, aber könnte man einen Kondensator parallel zu einem ganzen LED-Streifen verwenden, um das gleiche Ergebnis zu erzielen? Wie bestimmt man die Größe des Kondensators?

— Rob de Jonge

Ich habe das Problem, dass ich bei hörbaren Frequenzen (wie 10 kHz) Audio-Rauschen von der Stromversorgungsspule bekomme. Ich habe die Frequenz von einem AtTiny85 bei 8 MHz auf die vollen 31,25 kHz von Timer0 geändert, bin mir jedoch nicht sicher, welche PWM-Frequenz für eine 5050 SMD-LED maximal unterstützt wird. Es scheint zu funktionieren, aber ich bin mir nicht sicher, ob es in den sicheren Spezifikationen der LEDs liegt.

— Needfulthing