Inleiding tot PWM (Pulse Width Modulation) voor LED-achtergrondverlichting

Definitie van PWM

Pulsbreedtemodulatie is een populaire manier om de LED-achtergrondverlichting te dimmen; het draait de LED aan/uit met een specifiek tempo dat het oog waarneemt dat de LED continu aan is maar met een verminderde helderheid. Deze methode maakt gebruik van de persistentie van het menselijk oog om verschillende helderheidsniveaus te simuleren door aan te passen hoe lang het licht aan blijft tijdens elke cyclus, bekend als de werkcyclus. De werkcyclus wordt gedefinieerd als een verhouding van de hoeveelheid tijd dat iets aan is versus de hoeveelheid tijd dat het uit is.

Rol van PWM in LCD achtergrondverlichtingscontrole

Er zijn verschillende methoden beschikbaar om de achtergrondverlichting aan te sturen; Een van de meest populaire is Pulse Width Modulation (PWM). De meerderheid van LCD-schermen bevatten een LED (Light Emitting Diode) achtergrondverlichting. PWM maakt nauwkeurige controle over deze achtergrondverlichting mogelijk, waardoor gebruikers de helderheidsniveaus effectief kunnen aanpassen terwijl energieverspilling wordt geminimaliseerd. Dit maakt PWM tot een essentiële techniek in moderne LCD's waar zowel prestaties als efficiëntie van cruciaal belang zijn.

Voordelen van het gebruik van PWM voor Backlight Control

Energie-efficiëntie

PWM biedt aanzienlijke energiebesparende voordelen. Door het gebruik van een pulsbreedtemodulatieschema worden verschillende voordelen gerealiseerd ten opzichte van een eenvoudige gelijkstroomspanningsmethode. Het belangrijkste voordeel ligt in de efficiëntie. Bijvoorbeeld, als een LED wordt aangedreven met vijf keer zijn nominale stroom voor 1/5 van de tijd, is de gemiddelde stroom hetzelfde, maar stroomverlies kunnen worden geminimaliseerd vanwege minder warmteproductie en geoptimaliseerde schakeling.

Helderheid regelen en dimmen

PWM zorgt voor soepele en brede helderheidsregeling. Deze techniek kan ook worden gebruikt om een ​​normaal uitziende helderheidsniveau aan het scherm te bieden, maar bij een lagere gemiddelde stroom om stroom te besparen. Het aanpassen van de aan/uit verhouding maakt het mogelijk om fijnafgestemde dimming zonder afbreuk te doen aan de uniformiteit over het scherm. In tegenstelling tot analoge dimming, die bij lage niveaus ongelijke verlichting kan veroorzaken, behoudt PWM een consistente lichtoutput.

Verminderd stroomverbruik

Een belangrijk voordeel van batterijaangedreven apparaten is een lager stroomverbruik. Het gemiddelde vermogen kan met een factor van ten minste 50% worden verminderd om een ​​gegeven waargenomen helderheidsniveau te produceren. Dit maakt PWM ideaal voor draagbare toepassingen zoals tablets en handheld industriële monitoren waar energiebesparing de operationele tijd verlengt.

Uitgebreide levensduur van het display

PWM helpt de thermische spanning op LED's te verminderen door ze te pulseren in plaats van ze continu te laten draaien bij hoge stromen. Deze intermittente werking verlaagt de junctietemperaturen en verlengt de levensduur van de componenten, wat bijdraagt aan een lange levensduur (ten minste 50.000 uur) in hoogwaardige displays zoals die van Kadi Display.

Hardwareoverwegingen voor PWM

LED driver vereisten

Een driver is meestal vereist voor backlight type LED's vanwege het huidige niveau. Het kan niet rechtstreeks worden aangedreven vanuit een digitale uitgang zoals een microcontroller. In veel gevallen worden FET's op logisch niveau gebruikt als drivers met passende poortweerstanden. Voor hogere stromen en een betere efficiëntie kan een schakeltype LED-driver worden gebruikt om de LED-achterlicht aan te sturen voor hogere stromen en een hogere efficiëntie.

Stabiliteit van de voeding

Het ontwerp van de voeding moet zorgen voor een minimale rimpel en voldoende hoofdruimte tijdens schakelgebeurtenissen. Stabiliteit wordt nog belangrijker bij het gebruik van schermen met hoge helderheid zoals Kadi Display's 10,1 inch 1280 * 720 industriële HDMI-display met 1500 nits, die consistente spanning en stroomregeling vereisen onder verschillende belastingsomstandigheden.

Beste praktijken voor circuit design

Ingenieurs moeten goede PCB-lay-out-praktijken volgen, waaronder korte spoorlengten voor hoogfrequente paden, juiste aardingsschema's en EMI-onderdrukkingstechnieken. PCB 100% met onderdompeling Goudproces om sterke slijtvastheid, uitstekende elektrische geleidbaarheid en lasbetrouwbaarheid te garanderen, waardoor zelfs bij frequente schakeling de integriteit van het signaal intact blijft.

Firmware en software overwegingen

PWM frequentie selectie

Meestal wordt de LED aan/uit tussen 60 en 240 keer per seconde (Hz). Langzamer dan 50 Hz waarneemt het oog flikkers. Frequenties boven 1000 Hz kunnen echter EMI-problemen veroorzaken of de efficiëntie van de bestuurder verminderen als gevolg van schakelverliezen.

Werkcyclus aanpassing

Het wijzigen van werkcyclussen maakt dynamische helderheidscontrole mogelijk op basis van omgevingslichtomstandigheden of gebruikersvoorkeuren. Om deze techniek te implementeren, moet de piekstroom worden ingesteld op de gespecificeerde typische stroom voor het display en de aan/uit-verhouding van de pulsen varieerde van bijna 100% aan tot bijna 0% aan.

Vermijd flikkerproblemen

Flikkeren kan worden verminderd door het selecteren van geschikte frequenties (>100 Hz) en het verzekeren van stabiele timing mechanismen in firmware. Het nadeel [van software-gebaseerde PWM] is dat dit meer verwerkingstijd gebruikt (CPU overhead); Hoewel het in de praktijk minimaal is. De meeste systemen geven de voorkeur aan hardware timers die de verwerking van de CPU's losladen terwijl de precisie wordt behouden.

Toepassingen van PWM-aangedreven achtergrondverlichting

Consumentenelektronica

Smartphones, tablets, laptops en televisies profiteren allemaal van PWM-gestuurde LCD's vanwege hun behoefte aan verstelbare helderheid onder verschillende lichtomstandigheden zonder de levensduur van de batterij of de visuele kwaliteit op te offeren.

Industriële displays

In industriële omgevingen waar displays betrouwbaar moeten werken gedurende lange periodes onder zware omstandigheden, zorgt PWM voor duurzaamheid en prestaties. Kadi weergave biedt robuuste oplossingen zoals hun industriële-grade ontwerpmodules met hoge helderheid panelen met grote temperatuurbereiken van -20 ° C ~ 70 ° C.

Automotieve en medische apparatuur

In voertuigen of medische apparatuur waar de leesbaarheid en betrouwbaarheid van het scherm van cruciaal belang zijn, biedt PWM stabiele helderheidsregeling terwijl het voldoet aan strenge EMI-normen zoals EN55032/EN55035. Hoge ESD-bescherming (lucht ±8KV / contact ±4KV) verbetert de veerkracht van het systeem in gevoelige toepassingen verder.

Veelgestelde vragen

V: Welke frequentie moet ik gebruiken voor mijn PWM-signaal?
De repetitie van de pulsfrequentie moet groter zijn dan 100Hz, maar niet groter dan 1000Hz om zichtbare flikkers te vermijden terwijl EMI wordt geminimaliseerd.

V: Kan ik LED's rechtstreeks van mijn microcontroller aansturen?
Het kan niet rechtstreeks worden aangedreven vanuit een digitale uitgang zoals een microcontroller. Gebruik in plaats daarvan een passend stuurcircuit.

Q: Hoe vergelijkt PWM met analoge dimming?
PWM handhaaft een uniforme lichtverdeling zelfs bij lage helderheidsniveaus in tegenstelling tot analoge dimming die ongelijke verlichting kan veroorzaken als gevolg van lage rijstromen.

V: Is er een risico op flikkeren met PWM?
Ja, als de frequentie onder ~ 60 Hz valt of als timing mechanismen instabiel zijn, maar dit kan worden aangepakt door de juiste hardware configuratie.

uw display oplossing van Kadi Display aan te passen

Kadi weergave biedt volledige aanpassingsdiensten die zijn afgestemd op uw toepassingsbehoeften, van interfacetypen (HDMI/Type-C/MIPI/LVDS) tot mechanische integratie zoals behuizing of cover glasopties. Aanpassen Service: Wij tonen uw ideeën! Aanpassen van FPC en kabel Aanpassen van behuizing voor gemakkelijkere montage Aanpassen van LCM/TP pinout Aanpassen van achtergrondverlichting helderheid Aanpassen van interface. Of u’ re het ontwikkelen van een ingebedd systeem of een industriële monitor die extreme duurzaamheid vereist, Kadi heeft een fabriek van meer dan 5.000 vierkante meter en heeft een professionele R& D-team verantwoordelijk voor signaaladapterplaten. Hun externe PWM-verstelbare functie zorgt voor compatibiliteit met verschillende dimvereisten in verschillende industrieën.Neem vandaag contact met ons op voor beste prijs en beste displays.