Введение в PWM (модуляция ширины импульса) для светодиодного фонового освещения

Определение PWM

Модуляция ширины импульса является популярным способом затемнения светодиодного подсветления; Это включает включение/выключение светодиода с определенной скоростью, с которой глаз воспринимает непрерывное включение светодиода, но с уменьшенной яркостью. Этот метод использует устойчивость зрения человеческого глаза для имитации различных уровней яркости, регулируя, как долго свет остается включен во время каждого цикла, известного как рабочий цикл. Рабочий цикл определяется как соотношение времени, которое что-то включено, к времени, которое оно выключено.

Роль PWM в управлении LCD-подсветкой

Существует несколько способов управления подсветкой; Одним из самых популярных является модуляция ширины импульса (PWM). Большинство ЖК-дисплеи содержат светодиодную (светодиодную) подсветку. PWM позволяет точно управлять этим фоновым освещением, позволяя пользователям эффективно регулировать уровни яркости при минимизации затрат энергии. Это делает PWM важным методом в современных ЖК-дисплеях, где как производительность, так и эффективность имеют решающее значение.

Преимущества использования PWM для управления подсветкой

Энергоэффективность

PWM обеспечивает значительные преимущества энергосбережения. Используя схему модуляции ширины импульса, реализуется несколько преимуществ по сравнению с простым методом напряжения постоянного тока. Главным преимуществом является эффективность. Например, если светодиод приводится с номинальным током в пять раз в течение 1/5 времени, средний ток одинаков, но потери мощности могут быть сведены к минимуму из-за меньшего производства тепла и оптимизированного переключения.

Контроль яркости и затемнение

PWM позволяет плавно и широко контролировать яркость. Эта техника также может быть использована для обеспечения нормального уровня яркости дисплея, но при более низком среднем токе для экономии энергии. Регулирование соотношения включения/выключения позволяет тонко настраивать затемнение без ущерба для равномерности по всему экрану. В отличие от аналогового затемнения, которое может вызвать неравномерное освещение на низких уровнях, PWM поддерживает последовательный световыход.

Снижение потребления энергии

Одним из ключевых преимуществ устройств, работающих на батареях, является более низкое потребление энергии. Средняя мощность может быть сокращена на коэффициент по крайней мере на 50%, чтобы обеспечить определенный воспринимаемый уровень яркости. Это делает PWM идеальным для портативных приложений, таких как планшеты и портативные промышленные мониторы, где энергосбережение увеличивает время работы.

Продолженный срок службы дисплея

PWM помогает уменьшить тепловое напряжение на светодиоды, импульсируя их вместо того, чтобы бесперебойно работать при высоких токах. Эта перерывная работа снижает температуру соединения и продлевает срок службы компонента, что способствует длительному сроку службы (по крайней мере 50000 часов) в высококачественных дисплеях, таких как те, которые предлагают Kadi Display.

Аппаратные соображения для PWM

Требования к светодиодным драйверам

Драйвер обычно требуется для светодиодов типа заднего света из-за текущего уровня. Он не может управляться непосредственно с цифрового выхода, такого как микроконтроллер. Во многих случаях FET логического уровня используются в качестве драйверов с соответствующими резисторами ворот. Для повышения токов и повышения эффективности для управления светодиодным фонарием для повышения токов и повышения эффективности может использоваться светодиодный драйвер типа переключения.

Стабильность питания

Конструкция источника питания должна обеспечивать минимальную волну и достаточное пространство для переключения во время событий переключения. Стабильность становится еще более важной при использовании дисплеев высокой яркости, таких как 10,1-дюймовый промышленный дисплей HDMI Kadi Display 1280 * 720 с 1500 нитами, которые требуют последовательного регулирования напряжения и тока при различных условиях нагрузки.

Лучшие практики проектирования схем

Инженеры должны следовать хорошим практикам размещения ПХД, включая короткие длины следов для высокочастотных путей, надлежащие схемы заземления и методы подавления ЭМИ. PCB 100% с погружением Gold Process для обеспечения сильной износостойкости, отличной электропроводности и надежности сварки, обеспечивая, что даже при частом переключении целостность сигнала остается нетронутой.

Прошивки и программное обеспечение

Выбор частоты PWM

Как правило, светодиод включен/выключен от 60 до 240 раз в секунду (Гц). Любой медленнее 50 Гц и глаз воспринимает меркание. Однако частоты выше 1000 Гц могут создать проблемы с ЭМИ или снизить эффективность водителя из-за потерь переключения.

Корректировка рабочего цикла

Модификация рабочих циклов позволяет динамически контролировать яркость на основе условий окружающего света или предпочтений пользователя. Для реализации этой техники пиковый ток должен быть установлен на указанном типичном токе для дисплея, а соотношение включения/выключения импульсов варьировалось от почти 100% включенного до почти 0% включенного.

Избегать проблем с фликером

Меркание может быть смягчено выбором соответствующих частот ( > 100 Гц) и обеспечением стабильных механизмов тайминга в прошивке. Недостатком [ПВМ на основе программного обеспечения] является то, что это использует больше времени обработки (накладные расходы на процессор); Хотя на практике это минимально. Большинство систем предпочитают аппаратные таймеры, которые разгружают обработку с процессоров при сохранении точности.

Применение PWM-Driven Backlights

Потребительская электроника

Смартфоны, планшеты, ноутбуки и телевизоры все пользуются ЖК-дисплеями, управляемыми PWM, из-за их потребности в регулируемой яркости в различных условиях освещения, не жертвуя сроком службы батареи или визуальным качеством.

Промышленные дисплеи

В промышленных условиях, где дисплеи должны работать надежно в течение длительного периода времени в суровых условиях, PWM обеспечивает долговечность и производительность. Кади Дисплей предоставляет надежные решения, такие как их промышленные модули конструкции с высокой яркостью панелей с широкими температурными диапазонами от -20 ° C до 70 ° C.

Автомобильные и медицинские устройства

В транспортных средствах или медицинском оборудовании, где читаемость экрана и надежность имеют решающее значение, PWM обеспечивает стабильное управление освещением, соответствуя строгим стандартам EMI, таким как EN55032 / EN55035. Высокая защита от ESD (воздух ±8KV / контакт ±4KV) еще больше повышает устойчивость системы в чувствительных приложениях.

Часто задаваемые вопросы

В: Какую частоту я должен использовать для своего сигнала PWM?
Частота повторения импульса должна быть выше 100 Гц, но не выше 1000 Гц, чтобы избежать видимой меркания при минимизации ЭМИ.

В: Могу ли я управлять светодиодами напрямую с моего микроконтроллера?
Он не может управляться непосредственно с цифрового выхода, такого как микроконтроллер. Используйте вместо этого соответствующую схему драйвера.

В: Как PWM сравнивается с аналоговым затемнением?
PWM поддерживает равномерное распределение света даже при низких уровнях яркости, в отличие от аналогового затемнения, которое может вызвать неравномерное освещение из-за низких водных токов.

В: Существует ли риск меркания с PWM?
Да, если частота падает ниже ~ 60 Гц или если механизмы тайминга нестабильны, но это может быть решено с помощью правильной конфигурации аппаратного обеспечения.

настройка вашего решения дисплея от Kadi Display

Кади Дисплей предлагает полные услуги настройки, адаптированные к потребностям вашего приложения - от типов интерфейсов (HDMI/Type-C/MIPI/LVDS) до механической интеграции, таких как корпус или варианты стекла крышки. Подгоняйте сервис: Мы показываем ваши идеи! Настройка FPC и кабеля Настройка корпуса для проще сборки Настройка LCM / TP pinout Настройка яркости фонового освещения Настройка интерфейса. Если вы’ re разрабатывать встроенную систему или промышленный монитор, требующий экстремальной долговечности, Kadi имеет фабрику площадью более 5000 квадратных метров и имеет профессиональную R& Команда D отвечает за платы адаптеров сигнала. Их внешняя регулируемая функция PWM обеспечивает совместимость с различными требованиями затемнения в различных отраслях промышленности.Свяжитесь с нами сегодня для лучшей цены и лучших дисплеев.