Comment choisir la bonne fréquence PWM pour les LED?

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Je veux contrôler la luminosité des LED avec PWM (via un transistor BJT). Quelle fréquence de PWM dois-je choisir?

pwm

Entre 70 et 200 Hz.

— starblue

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@starblue "Entre 70 et 200 Hz." - 70 Hz produit un scintillement visible pour de nombreuses personnes et un scintillement très visible pour pratiquement tout le monde si la led (ou l'observateur) se déplace. Veuillez utiliser une fréquence plus élevée que cela. Je recommanderais 200Hz au minimum .

— marcelm

@marcelm Oui, c'est probablement une meilleure idée d'aller aussi haut que pratique, pour obtenir la lumière la plus agréable. J'utilise maintenant 1 kHz pour une lumière RVB, un projet de loisir. Même alors, vous pouvez voir le PWM sous forme de rayures lorsque vous déplacez rapidement l'œil, mais à mon humble avis, ce n'est pas vraiment un problème.

— starblue

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Pour une question comme celle-ci, vous obtiendrez probablement autant de réponses que de personnes intéressées à y répondre. Voici ma réponse: cela dépend .

Voici quelques-uns des facteurs limitants, d'abord les limites inférieures:

Persistance de la vision:
- Différentes personnes sont différemment sensibles au scintillement dans une source lumineuse. Certains remarqueraient le scintillement même à 100 Hz, d'autres peut-être même pas aussi bas que 10 Hz.
- Le mouvement de la source de lumière par rapport à l'œil rend le scintillement plus perceptible, s'agrandissant avec la vitesse du mouvement.
- Sensibilité de la vision humaine à faible intensité de lumière - à la fois l'intensité ambiante et l'intensité de la source. À très faible intensité, l'œil est beaucoup plus sensible à tout changement d'intensité. Ainsi, une LED fonctionnant à faible rapport cyclique / faible courant et dans un environnement sombre nécessiterait une fréquence PWM minimale plus élevée.

Maintenant les limites supérieures:

Caractéristiques d'allumage des LED: Une LED ne peut pas être commutée à une fréquence arbitrairement élevée, une fois que la durée d'impulsion approche du temps d'allumage, la LED ne s'allume jamais vraiment complètement, donc la linéarité du contrôle PWM est perdue au départ et à une fréquence plus élevée / des impulsions plus courtes, la LED reste finalement faible ou éteinte.
Capacités du fournisseur PWM: votre microcontrôleur aurait son propre débit PWM maximum, qui fixe une limite stricte.
Pertes de commutation: tout système de commutation, basé sur MOSFET, basé sur BJT ou autre, subit des pertes de puissance de commutation à mesure que la vitesse de commutation augmente. À un moment donné, cela devient significatif à la fois en termes de chauffage du dispositif de commutation et d'efficacité de l'éclairage.

Ainsi, en fonction de ces paramètres, et de tout autre affectant vos besoins spécifiques, la bonne réponse pourrait être n'importe où dans la plage de 50 Hz à quelques dizaines de KHz.

— Anindo Ghosh
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Human Vision "rafraîchit" (le seuil de fusion Flicker) à un minimum de 50 Hz à 60 Hz. Un clignotement de 10hz serait visible par quiconque en deçà des aveugles ...

— Passant

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@Passerby Non, il existe plusieurs conditions qui ne comptent pas comme cécité mais qui entraînent une réduction du seuil de scintillement. Le rhume est un tel. J'ai fait partie d'une étude de vision humaine où des seuils de scintillement jusqu'à 10 Hz ont été trouvés chez plusieurs participants.

— Anindo Ghosh

J'expérimente actuellement avec des lumières LED dimmables installées dans un salon / salle à manger à l'intérieur. La configuration actuelle est un gradateur LED Leviton et un spot LED LemonBest 4W dimmable. Aux réglages de gradateur inférieurs, il y a un mauvais scintillement. Il est à 120 Hz (2 zéros par longueur d'onde) et génère un effet stroboscope. (Vous pouvez voir les flocons de fromage râpé tomber sur les aliments; pas très gentil croyez-moi).

— ritter

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@Passerby: nos yeux ne fonctionnent pas comme des moniteurs. Non seulement le temps de réponse diffère entre les cônes et les bâtonnets, mais il diffère entre les différentes zones de la rétine et entre les différents niveaux de lumière, puis pour ajouter à cela, nous ne voyons finalement pas avec nos yeux mais avec notre cerveau.

— whatsisname

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Je doute de votre affirmation selon laquelle certaines personnes ne peuvent pas discerner le scintillement jusqu'à 10 Hz. Ils auraient une grave déficience visuelle s'ils ne pouvaient même pas détecter le scintillement du mouvement à 25 Hz au cinéma. La détection améliorée du scintillement périphérique est utile lorsque vous conduisez une voiture pour détecter et éviter les collisions en partant du côté (les enfants courent vers la rue) ou lorsque les hommes des cavernes voient des animaux attaquer pour des raisons d'auto-préservation. @AnindoGhosh Souhaitez-vous sauvegarder cela avec une référence? ou expérience personnelle? Je suggère que 1 kHz minimum> 3 kHz est mieux. Votre réponse néglige l'amélioration périphérique de la perception. NB

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Cela dépend entièrement de l'application et de la sensibilité naturelle de l'œil humain au scintillement lorsque la lumière se déplace ou lorsque votre œil se déplace avec une sensibilité périphérique améliorée au scintillement, tandis que la vision périphérique à l'état stationnaire diminue.

Cadillac a été l'une, sinon la première voiture à introduire des feux de freinage à LED et nous, ingénieurs, nous nous demandons comment cela a manqué ce détail majeur.

Les gens diraient pourquoi ce feu de freinage de voiture clignote alors qu'il passait devant nous. C'était tellement irritant pour certains avec une saisie sensible au scintillement, qu'elle pouvait déclencher un "épisode".

Étant donné que nous avons des LED fixes, nous ne nous en soucions pas encore, nous savons que quelque chose est irritant pour certaines personnes. C'est souvent parce que les ingénieurs ne savent pas grand-chose sur les réponses biomédicales et pensent que 150 Hz est OK, car ils ne peuvent rien dire à le regarder. En effet, il nécessite un artefact de mouvement pour détecter le scintillement ou les images en mouvement à travers le périphérique de la rétine.

La plage de fréquences que je suggérerais est de 300 Hz minimum pour les stationnaires et de 1 kHz minimum pour les déplacements sans scintillement. Bien que l'industrie ait été lâche avec 300 Hz et que la sensibilité au scintillement du mouvement des yeux périphériques existe toujours à ce taux de scintillement dans les feux arrière mobiles.

Le phosphore à LED blanche répond beaucoup plus rapidement que le phosphore à tube TV.

Si vous ne vous souciez pas de mes préoccupations, n'hésitez pas à suivre les conseils des autres à des fréquences plus basses.

J'ai cherché des références pour étayer mon expérience. Ce n'est qu'un exemple. http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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D'accord avec ceux ci-dessus sur le bas de gamme, mais sur le haut de gamme du spectre de fréquences, vous pouvez parfois entendre une commutation audible si vous êtes dans la gamme 1k-15k. Vous voudrez rester hors de la plage audible ou vous pouvez potentiellement entendre un bruit aigu à votre fréquence PWM.

— ryeager
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Comme je l'ai vu, presque tous les diagrammes de gradateur PWM avec LM555, ont le circuit oscillant formé par un condensateur 0u1 et une résistance 1k. Cela signifie quelque chose d'environ 2 kHz avec de légères variations à des largeurs faibles et élevées. Je pense que cette fréquence offre une vitesse de commutation suffisante pour ne pas voir de mauvais scintillements en mouvement et, d'autre part, assez lentement pour allumer la LED sur une faible largeur. Je veux essayer des fréquences plus élevées pour voir ce qui se passe (5 ... 10 kHz)

— Dan
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Si vous placez un condensateur parallèle à la LED, vous devriez pouvoir éviter le scintillement et obtenir à la place une légère onde ou ondulation en déclin. Plus la fréquence est élevée, plus la durée d'impulsion "on" est longue, plus la lumière sera uniforme.

Le choix de la fréquence dépend désormais davantage du nombre de largeurs différentes que vous souhaitez pouvoir insérer dans un cycle, ou de la résolution de gradation prévue pour ainsi dire.

— Nikke
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Le plafond n'agirait-il pas pour lisser le signal PWM? Au lieu que la LED soit complètement allumée et complètement éteinte, elle serait allumée en continu avec un courant direct plus faible .. comme si pwm n'était pas du tout utilisé? Ma compréhension était l'un des avantages de l'approche pwm était de maximiser l'efficacité des LED en évitant une telle situation. Ou la situation est-elle différente si vous utilisez une casquette suffisamment petite?

— apraetor

Oui, vous avez raison, cela lisserait le signal, "idéalement" comme s'il n'y avait pas du tout de pwm utilisé. La raison pour laquelle je l'ai suggéré est que je voudrais éviter le scintillement marche / arrêt car il affecte parfois la concentration. Je n'ai pas réfléchi à maximiser l'efficacité.

— Nikke

Réduire le courant direct à travers une LED est inefficace et certainement pas le moyen "idéal" sur PWM. La plupart des caractéristiques des LED sont évaluées à un courant direct maximum, et celles-ci dériveront des spécifications lorsque le courant direct diminuera. Par exemple, dans les LED blanches haute puissance, la température de couleur changera à mesure que le courant direct diminue. C'est pourquoi la plupart des fabricants de LED recommandent PWM comme méthode de gradation, la LED reste dans sa région de fonctionnement idéale.

— jduncanator

Pardonnez la question du n00b ici, mais serait-il possible d'utiliser un condensateur en parallèle à une bande entière de LED pour obtenir le même résultat? Comment détermine-t-on la taille dudit condensateur?

— Rob de Jonge

J'ai le problème que j'obtiens du bruit audio de la bobine d'alimentation à des fréquences audibles (comme 10 kHz). J'ai changé la fréquence à 31,25 kHz de Timer0 à partir d'un AtTiny85 à 8 MHz, mais je ne sais pas quelle est la fréquence PWM maximale prise en charge pour une LED 5050 SMD. Cela semble fonctionner, mais je ne sais pas si c'est dans les spécifications sûres des LED.

— needfulthing