Como escolher a frequência PWM correta para o LED?

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Quero controlar o brilho do LED com PWM (via transistor BJT). Qual frequência de PWM devo escolher?

pwm

Entre 70 e 200 Hz.

— Starblue

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@starblue "Entre 70 e 200 Hz." - 70Hz produz cintilação visível para muitas pessoas e cintilação muito visível para praticamente todos se o led (ou o observador) se mover. Por favor, use uma frequência mais alta que isso. Eu recomendaria 200Hz no mínimo .

— marcelm

@ marcelm Sim, provavelmente é uma idéia melhor ir o mais alto possível, para obter a luz mais agradável. Agora estou usando 1kHz para uma luz RGB, um projeto de hobby. Mesmo assim, você pode ver o PWM como listras quando move rapidamente os olhos, mas IMHO não é realmente um problema.

— Starblue

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Para uma pergunta como essa, você provavelmente obterá tantas respostas quantas pessoas estiverem interessadas em responder. Aqui está a minha resposta: depende .

Aqui estão alguns dos fatores limitantes, primeiro os limites inferiores:

Persistência da visão:
- Pessoas diferentes são diferentemente sensíveis a piscar em uma fonte de luz. Alguns notariam cintilação mesmo em 100 Hz, outros talvez nem tão baixo quanto 10 Hz.
- O movimento da fonte de luz em relação ao olho torna a cintilação mais discernível, aumentando com a velocidade do movimento.
- Sensibilidade da visão humana em baixa intensidade de luz - intensidade ambiental e da fonte. Em intensidade muito baixa, o olho é muito mais sensível a qualquer alteração na intensidade. Portanto, um LED operado com baixo ciclo de trabalho / baixa corrente e em um ambiente escuro exigiria uma frequência PWM mínima mais alta.

Agora os limites superiores:

Características de ativação do LED: um LED não pode ser alternado em frequência arbitrariamente alta, uma vez que a duração do pulso se aproxima do tempo de ativação, o LED nunca se acende completamente, portanto a linearidade do controle PWM é perdida no início e com maior frequência / pulsos mais curtos, eventualmente o LED permanece apagado ou apagado.
Recursos do provedor de PWM: Seu microcontrolador teria sua própria taxa máxima de PWM, o que define um limite rígido.
Perdas de comutação: qualquer sistema de comutação, baseado em MOSFET, BJT ou outro, sofre perdas de comutação de energia à medida que a taxa de comutação aumenta. A certa altura, isso se torna significativo tanto em termos de aquecimento do dispositivo de comutação quanto em eficiência da iluminação.

Portanto, dependendo desses parâmetros e de outros que afetem seus requisitos específicos, a resposta correta pode estar em qualquer lugar na faixa de 50 Hz a poucas dezenas de KHz.

— Anindo Ghosh
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A Human Vision "atualiza" (o limiar de fusão do Flicker) no mínimo de 50Hz a 60Hz. Piscando 10Hz seria visível para qualquer pessoa curto do cego ...

— Transeunte

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@Passerby Não, existem várias condições que não contam como cegueira, mas que causam redução do limiar de cintilação. O resfriado comum é um deles. Fiz parte de um estudo de visão humana em que limiares de cintilação até 10 Hz foram encontrados em vários participantes.

— Anindo Ghosh

Atualmente, estou experimentando luzes LED reguláveis instaladas em uma área de estar / comer dentro de casa. A instalação agora é um redutor de LED Leviton e uma lâmpada LED LemonBest 4W regulável. Nas configurações de dimmer mais baixo, há uma tremulação ruim. Está em 120 Hz (2 zeros por comprimento de onda) e gera um efeito estroboscópio. (Você pode ver os flocos de queijo ralado caindo sobre a comida; não é muito bom, acredite em mim).

— Ritter 29/04

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@ Passerby: nossos olhos não funcionam como monitores. Não apenas o tempo de resposta difere entre os cones e as hastes, mas também difere entre as diferentes áreas da retina e entre os diferentes níveis de luz, e para adicionar a ela, não vemos com os olhos, mas com o cérebro.

— whatsisname 24/01

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Duvido da sua afirmação de que algumas pessoas não conseguem discernir cintilar até 10 Hz. Eles teriam um sério comprometimento da visão se não conseguissem nem detectar movimentos de 25 Hz no cinema. A detecção aprimorada de cintilação periférica é útil ao dirigir um carro para detectar e evitar colisões a partir do lado (crianças correndo em direção à rua) ou homens das cavernas vendo animais atacando por motivos de autopreservação. @AnindoGhosh Deseja fazer backup disso com uma referência? ou experiência pessoal? Sugiro 1kHz mínimo> 3kHz é melhor. Sua resposta negligencia o aprimoramento periférico da percepção. NB

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 /

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Depende inteiramente da aplicação e da sensibilidade natural do olho humano a piscar quando a luz está se movendo ou quando o olho está se movendo com a sensibilidade periférica aprimorada a piscar, enquanto a visão periférica em estado estacionário diminui.

O Cadillac foi um dos, senão o primeiro carro a introduzir as luzes de freio em LED, e nós, como engenheiros, imaginamos como isso perdeu esse detalhe importante.

As pessoas diriam por que a luz do freio do carro está piscando quando passou pela nossa visão? Foi tão irritante para algumas pessoas com convulsões sensíveis a tremulações, que poderia desencadear um "episódio".

Como temos LEDs domésticos estacionários, não nos importamos com frequência, mas sabemos que algo é irritante para algumas pessoas. Isso ocorre geralmente porque os engenheiros não sabem muito sobre as respostas biomédicas e pensam que 150 Hz é bom, porque não conseguem dizer nada a respeito. Isso ocorre porque é necessário um artefato de movimento para detectar a tremulação ou imagens em movimento no periférico da retina.

O intervalo de frequência que eu sugeriria é de 300 Hz no mínimo para estacionário e de 1kHz no mínimo para mover-se sem tremulação. Embora o setor tenha sido pouco flexível com 300 Hz e a sensibilidade à cintilação dos movimentos dos olhos periféricos ainda exista nessa taxa de cintilação nas luzes traseiras em movimento.

O fósforo branco do LED responde muito mais rapidamente que o fósforo do tubo da TV.

Se você não se importa com minhas preocupações, fique à vontade para seguir os conselhos dos outros em frequências mais baixas.

Procurei referências para fazer backup da minha experiência. isso é apenas um exemplo. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Concorde com aqueles acima na extremidade baixa, mas na extremidade superior do espectro de frequência, às vezes você pode ouvir uma alternância audível se estiver na faixa de 1 a 15 k. Você quer ficar fora do alcance audível ou pode ouvir um ruído agudo na sua frequência PWM.

— ryeager
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Como já vi, quase todos os diagramas de dimmer PWM com LM555 têm o circuito oscilante formado por um capacitor 0u1 e um resistor de 1k. Isso significa algo em torno de 2 kHz com pequenas variações nas larguras baixa e alta. Eu acho que essa frequência oferece velocidade de comutação suficiente para não ver oscilações ruins ao se mover e, por outro lado, devagar o suficiente para ligar o LED com largura baixa. Quero tentar frequências mais altas para ver o que acontece (5 ... 10 kHz)

— Dan
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Se você colocar um capacitor paralelo ao led, poderá evitar oscilações e obter uma leve onda em declínio ou ondulação. Quanto mais alta a frequência, bem como maior a largura do pulso, a luz será mais consistente.

A escolha da frequência agora depende mais de quantas larguras diferentes você deseja espremer em um ciclo ou da resolução de escurecimento pretendida, por assim dizer.

— Nikke
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A tampa não funcionaria para suavizar o sinal pwm? Em vez de o LED estar totalmente aceso e apagado, ele continuaria aceso com uma corrente direta mais baixa. Como se o pwm não fosse usado? Meu entendimento era que um benefício da abordagem pwm era maximizar a eficiência do LED, evitando exatamente essa situação. Ou a situação é diferente se você usar uma tampa suficientemente pequena?

— Apraetor 29/04

Sim, você está certo, isso suavizaria o sinal, "idealmente" como se não houvesse pwm usado. A razão pela qual sugeri é que eu gostaria de evitar a oscilação de ligar / desligar, pois às vezes afeta a concentração. Não pensei em maximizar a eficiência.

— Nikke

Reduzir a corrente direta através de um LED é ineficaz e certamente não é o caminho "ideal" para o PWM. A maioria das características dos LEDs é classificada com corrente direta direta, e elas ficam fora da especificação à medida que a corrente direta cai. Por exemplo, nos LEDs brancos de alta potência, a temperatura da cor muda à medida que a corrente direta diminui. É por isso que a maioria dos fabricantes de LED recomenda o PWM como método de escurecimento, pois o LED permanece na região ideal de operação.

— jduncanator

Perdoe a pergunta n00b aqui, mas seria possível usar um capacitor em paralelo a uma faixa inteira de LED para obter o mesmo resultado? Como se determina o tamanho do referido capacitor?

— Rob de Jonge

Tenho o problema de obter ruído de áudio da bobina da fonte de alimentação em frequências audíveis (como 10kHz). Alterei a frequência para 31,25 kHz do Timer0 total de um AtTiny85 a 8MHz, mas não tenho certeza de qual é a frequência PWM máxima suportada para um LED SMD 5050. Parece funcionar, mas não tenho certeza se está nas especificações seguras dos LEDs.

— needfulthing