如何为LED选择合适的PWM频率?


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我想通过PWM(通过BJT晶体管)控制LED的亮度。我应该选择哪种频率的PWM?

pwm 

在70至200 Hz之间。
starblue

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@starblue “在70和200 Hz之间。” -70Hz对许多人产生可见的闪烁,并且如果领导者(或观察者)移动,几乎每个人都会看到非常明显的闪烁。请使用更高的频率。我建议最低为200Hz 。
marcelm '16

@marcelm是的,尽可能提高实用性以获得最好的光线可能是一个更好的主意。我现在将1kHz用于RGB灯,这是一个业余爱好项目。即使这样,当您快速移动眼睛时也可以看到PWM呈条纹状,但是恕我直言,这并不是真正的问题。
starblue,2016年

Answers:


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对于这样的问题,您可能会得到与有兴趣回答的人一样多的答案。这是我的答案:这取决于

以下是一些限制因素,首先是下限:

  • 愿景的坚持:
    • 不同的人对光源闪烁的敏感性不同。有些人甚至在100 Hz时也会注意到闪烁,而另一些人甚至在10 Hz时都不会注意到。
    • 光源相对于眼睛的运动使闪烁更加明显,并随运动速度的增加而增大。
    • 在低强度的光线-环境强度和光源强度下,人的视觉灵敏度。在非常低的强度下,眼睛对强度的任何变化都更加敏感。因此,在低占空比/低电流下以及在黑暗环境中工作的LED将需要更高的最小PWM频率。

现在的上限:

  • LED开启特性:LED不能以任意高频切换,一旦脉冲持续时间接近开启时间,LED就永远不会真正完全开启,因此,PWM控制的线性度一开始就丧失了,并且频率更高/更短的脉冲,最终LED只会保持暗淡或熄灭。
  • PWM提供程序功能:您的微控制器将具有自己的最大PWM速率,这设置了硬限制。
  • 开关损耗:随着开关速率的增加,任何基于MOSFET,基于BJT或其他器件的开关系统都会遭受功率开关损耗。一方面,这在开关装置的加热和照明效率方面都变得很重要。

因此,根据这些参数以及影响您特定要求的其他任何参数,正确的答案可能在50 Hz至几十KHz的范围内。


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人类视觉至少在50hz至60hz处“刷新”(闪烁融合阈值)。盲人以外的任何人都可以看到闪烁的10hz…
Passerby 2013年

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@Passerby不,有几种情况不算作盲目,但会导致闪烁阈值降低。普通感冒就是这样的一种。我参与了一项人类视觉研究,其中在几位参与者中发现了低至10 Hz的闪烁阈值。
Anindo Ghosh

我目前正在试验安装在室内起居/就餐区的可调光LED灯。现在安装的是LED调光器Leviton和可调光的LemonBest 4W LED射灯。在较低的调光器设置下,闪烁不佳。它的频率为120 Hz(每个波长2个零),并会产生频闪仪效果。(您会看到碎奶酪片落在食物上;相信我不是很好)。
ritter 2015年

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@Passerby:我们的眼睛不像监视器那样工作。不仅视锥细胞和视杆之间的响应时间不同,而且视网膜不同区域之间以及不同的光照水平之间的响应时间也不同,然后加上它,最终我们看不到眼睛,而是大脑。
whatsisname

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我怀疑您关于某些人无法辨别低至10 Hz的闪烁的主张。如果他们甚至无法在电影院中检测到25 Hz的运动闪烁,将严重损害视力。增强的周边闪烁检测功能在驾驶汽车检测并避免从侧面(孩子们朝街道奔跑)开始的碰撞或山洞人出于自我保护的原因看到攻击动物时非常有用。@AnindoGhosh是否要参考一下以备份?或个人经历?我建议最低1kHz> 3kHz更好。您的答案忽略了周围感知的增强。NB
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,2018年

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它完全取决于应用程序和人眼对光线闪烁的自然敏感度,当光线移动或眼睛移动时,周围的敏感度提高为闪烁,而稳态周围的视力下降。

凯迪拉克(Cadillac)是最早引进LED刹车灯的汽车之一,如果不是的话,我们作为工程师想知道这是怎么错过了这个主要细节的。

人们会说,为什么汽车刹车灯在驶过我们的视野时闪烁?对于一些对闪烁敏感的癫痫发作来说,这是如此令人讨厌,以至于它可能引发“情节”。

由于我们的房屋LED固定,因此我们不必经常关心,但我们知道某些东西会刺激某些人。这通常是因为工程师对生物医学响应不太了解,并认为150 Hz是可以的,因为他们看不出任何凝视它的信息。那是因为它需要运动伪像来检测整个视网膜外围的闪烁或运动图像。

我建议的频率范围是:静止时最低300 Hz,运动无频移最低1kHz。尽管该行业一直处于300 Hz的低迷状态,并且在移动的尾灯中以这种闪烁速率仍然存在周边眼睛运动的闪烁敏感性。

白光LED荧光粉的响应速度比电视荧光粉要快得多。

如果您不关心我的问题,请以较低的频率随时听取他人的建议。

我寻找参考来支持我的经验。这只是一个例子。 http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0


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在频谱的低端但在频谱的高端上与上面的那些一致,如果您处于1k-15k的范围内,则有时可以听到声音的切换。您可能希望将声音保持在可听范围之外,否则可能会在PWM频率下听到高音调的噪声。


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如我所见,几乎所有带有LM555的PWM调光器图都有一个由0u1电容器和1k电阻组成的振荡电路。这意味着大约2 kHz,在低和高宽度上略有变化。我认为该频率提供了足够的开关速度,以便在移动时不会看到不良的闪烁,而另一方面,又要足够慢才能打开较小宽度的LED。我想尝试更高的频率以查看会发生什么(5 ... 10 kHz)


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如果将电容器与LED并联,则应该能够避免闪烁,而会产生轻微的下降波或波纹。频率越高,“接通”脉冲宽度越长,将给出最一致的光。

现在,频率的选择更多地取决于您希望能够挤入一个​​周期中有多少个不同的宽度,或者可以说是预期的调光分辨率。


上限是否会起到平滑pwm信号的作用?而不是LED完全点亮和完全熄灭,它将以较低的正向电流连续点亮..好像根本不使用pwm一样?我的理解是pwm方法的好处之一是通过避免这种情况来最大化LED效率。还是如果您使用足够小的上限,情况会有所不同吗?
apraetor

是的,您是对的,它可以“理想”地平滑信号,好像根本没有使用pwm。我建议这样做的原因是,我希望避免开/关闪烁,因为它有时会影响注意力。我没有考虑使效率最大化。
Nikke '17

减小通过LED的正向电流是无效的,并且肯定不是通过PWM的“理想”方式。大多数LED的特性均以正向电流全额定,随着正向电流下降,这些特性将超出规格。例如,在大功率白光LED中,色温将随着正向电流下降而改变。这就是为什么大多数LED制造商将PWM作为调光方法的原因,LED停留在其理想的工作范围内。
jduncanator

请原谅n00b问题,但是是否可以在整个LED条上并联使用一个电容器来达到相同的结果?如何确定所述电容器的尺寸?
Rob de Jonge '18

我有一个问题,我以可听到的频率(例如10kHz)从电源线圈得到音频噪声。我将频率从AtTiny85的8MHz更改为Timer0的完整31.25 kHz,但是我不确定5050 SMD LED的最大支持PWM频率是多少。看来可行,但是我不确定它是否符合LED的安全规格。
needfulthing
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