¿Cómo elegir la frecuencia PWM correcta para el LED?

Para una pregunta como esta, probablemente obtendrás tantas respuestas como personas interesadas en responder. Aquí está mi respuesta: Depende .

Estos son algunos de los factores limitantes, primero los límites inferiores:

• Persistencia de la visión:
  • Diferentes personas son sensibles a los parpadeos en una fuente de luz. Algunos notarán un parpadeo incluso a 100 Hz, otros quizás ni siquiera a tan solo 10 Hz.
  • El movimiento de la fuente de luz en relación con el ojo hace que el parpadeo sea más perceptible, aumentando la velocidad con el movimiento.
  • Sensibilidad de la visión humana a baja intensidad de luz, tanto de intensidad ambiental como de fuente. A muy baja intensidad, el ojo es mucho más sensible a cualquier cambio de intensidad. Por lo tanto, un LED operado con un ciclo de trabajo bajo / corriente baja y en un entorno oscuro requeriría una frecuencia PWM mínima más alta.

Ahora los límites superiores:

• características de encendido del LED: un LED no se puede alternar a una frecuencia arbitrariamente alta, una vez que la duración del pulso se acerca al tiempo de encendido, el LED nunca se enciende completamente, por lo tanto, la linealidad del control de PWM se pierde para comenzar, y a mayor frecuencia / pulsos más cortos, finalmente el LED se mantiene apagado o apagado.
• Capacidades del proveedor de PWM: su microcontrolador tendría su propia tasa máxima de PWM, que establece un límite estricto.
• Pérdidas de conmutación: cualquier sistema de conmutación, basado en MOSFET, basado en BJT u otro, sufre pérdidas de conmutación de potencia a medida que aumenta la velocidad de conmutación. En un momento dado, esto se volvió significativo tanto en términos de calentamiento del dispositivo de conmutación como en la eficiencia de la iluminación.

Por lo tanto, dependiendo de estos parámetros y cualquier otro que afecte sus requisitos específicos, la respuesta correcta podría estar en cualquier lugar en el rango de 50 Hz a unas pocas docenas de KHz.

Depende completamente de la aplicación y de la sensibilidad natural del ojo humano para parpadear cuando la luz se está moviendo o cuando su ojo se está moviendo con la sensibilidad periférica mejorada para parpadear, mientras que la visión periférica en estado estable disminuye.

Cadillac fue uno de los primeros, si no EL PRIMER auto, que introdujo luces de freno LED y nosotros, como ingenieros, nos preguntamos cómo esto se perdió este gran detalle.

La gente diría por qué la luz de freno del auto parpadea mientras pasaba frente a nuestra vista. Fue tan irritante para algunos con convulsiones sensibles al parpadeo, que podría desencadenar un "episodio".

Ya que los LED de nuestra casa están fijos, no nos importa, pero sabemos que algo es irritante para algunas personas. Esto es a menudo porque los ingenieros no saben mucho acerca de las respuestas biomédicas y piensan que 150 Hz está bien, porque no pueden decir nada al mirarlo. Esto se debe a que requiere artefactos de movimiento para detectar el parpadeo o las imágenes en movimiento a través del periférico de la retina.

El rango de frecuencia que sugeriría es de 300 Hz mínimo para estacionario y 1kHz mínimo para moverse sin parpadeo. Aunque la industria se ha relajado con 300 Hz y la sensibilidad al parpadeo del movimiento ocular periférico todavía existe a esta velocidad de parpadeo en las luces traseras móviles.

El fósforo blanco del LED responde mucho más rápido que el fósforo del tubo de TV.

  

Si no le importan mis preocupaciones, siéntase libre de seguir los consejos de los demás en las frecuencias más bajas.

Busqué referencias para respaldar mi experiencia. Esto es sólo un ejemplo. enlace

Esté de acuerdo con los de arriba en el extremo inferior, pero en el extremo superior del espectro de frecuencias, a veces puede escuchar un cambio audible si está en el rango de 1k-15k. Querrá permanecer fuera del rango audible o puede escuchar un ruido agudo en su frecuencia PWM.

Como he visto, casi todos los diagramas de atenuación PWM con LM555 tienen el circuito oscilante formado por un condensador 0u1 y una resistencia de 1 k. Eso significa algo como 2 kHz con ligeras variaciones en anchos bajos y altos. Creo que esta frecuencia ofrece una velocidad de conmutación suficiente para no ver los parpadeos en movimiento y, por otro lado, lo suficientemente lento para encender el LED en todo el ancho. Quiero probar frecuencias más altas para ver qué pasa (5 ... 10 kHz)

Si coloca un capacitor paralelo al led, debería poder evitar el parpadeo y, en su lugar, obtener una ligera onda decreciente o ondulación. Cuanto más alta sea la frecuencia, así como el ancho de pulso 'on' más largo dará la luz más consistente.

La elección de la frecuencia ahora depende más de la cantidad de anchos diferentes que desee poder incluir en un ciclo, o la resolución de atenuación deseada, por así decirlo.