¿Por qué se utiliza el PWM para controlar los LEDs aunque sólo se utilicen encendidos o apagados?

Question

Me he dado cuenta de que los coches con luces traseras LED tienen un parpadeo, supongo que porque están controlados por PWM.
Pero lo he visto en vehículos en los que las luces de freno y las luces traseras son luminarias separadas, por lo tanto sólo están encendidas o apagadas y no tienen brillo variable. Entiendo que los LEDs necesitan tener la corriente a través de ellos limitada, pero no veo cómo PWM lograría esto?

Edición: mala redacción - lo siento. Mejor fraseo: ¿por qué los LEDs parpadean aunque no hay ninguna característica aparente que permita cambiar el brillo? Tal vez el brillo está ajustado de fábrica, o tal vez hay un circuito de retroalimentación para mantener el brillo constante. ¿Pero podría haber alguna otra razón?

Pensamientos: debido a que la batería de un vehículo tiene un voltaje significativamente diferente a través de ella cuando el motor está apagado o encendido, (12v vs 14,5v) tal vez hay un circuito PWM de control que mantiene el brillo constante en un rango de voltajes. Dicho esto, estoy convencido de que las retroiluminaciones de las pantallas de los teléfonos inteligentes tienen un cierto parpadeo incluso a pleno brillo, aunque los voltajes de sus baterías de iones de litio son casi constantes.

Answer 1

En contra de la intuición inicial, en realidad es para aumentar la luminosidad.

Los LEDs pueden funcionar con una corriente constante o con una corriente pulsada.

Con la corriente constante hay que limitar la corriente a un valor relativamente bajo; por ejemplo, muchos pequeños LEDs comunes están limitados a una corriente constante de, por ejemplo, 20mA. Eso da un buen brillo para fines de indicación, pero no es tan bueno.

Los LEDs, cuando son accionados con corriente pulsada, pueden ser accionados con una corriente considerablemente más alta - tal vez 5 a 10 veces más, o incluso más. Por ejemplo, 100mA para lo que normalmente sería un LED de 20mA. Sin embargo, hay restricciones en cuanto a los pulsos, normalmente con límites en la frecuencia y el ciclo de trabajo, tal vez tan sólo el 1% de trabajo.

El resultado final es que la mayor corriente aumenta el brillo percibido de los LED, ya que se emiten más fotones cuando están encendidos, pero a costa de un cierto parpadeo, que sólo se nota realmente cuando los LED están en movimiento.

Un grupo de investigación de la Universidad de Ehime ha desarrollado un método de control de impulsos para hacer que los LEDs parezcan el doble de brillantes aprovechando las propiedades de la percepción del brillo por parte de las personas.

El grupo estaba dirigido por Masafumi Jinno, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Ehime.

Según el grupo de investigación, cuando se aplica una tensión de impulsos de ciclo corto con una frecuencia de aproximadamente 60 Hz a un LED con una relación de trabajo de alrededor del 5%, el LED parece dos veces más brillante [sic] a los ojos humanos que el impulsado por una tensión directa.

_- Tecnología Nikkei - Se estudia la percepción humana para duplicar el brillo de los LEDs_

De este modo, se obtiene una mayor luminosidad percibida a partir de LEDs más pequeños y baratos sin necesidad de utilizar más corriente (a menudo menos corriente) de media que si estuvieran en constante.

El informe anterior explica el efecto con más detalle:

Hay dos principios, el efecto Broca-Sulzer y el efecto Talbot-Plateau, que intervienen en la forma en que los ojos humanos perciben la luminosidad. El efecto Broca-Sulzer se refiere a un fenómeno en el que la luz parece varias veces más brillante para el ojo de lo que realmente es cuando se expone a una chispa de luz, como el flash de una cámara.

Además, el efecto Talbot-Plateau es un principio por el que los ojos humanos ven repetidamente destellos y perciben el brillo medio de las luces repetidas. Hasta ahora, "se creía que, debido al efecto Talbot-Plateau, la luminosidad percibida por los ojos humanos no cambiaría aunque un LED fuera accionado por impulsos", dijo Jinno.

"El efecto Talbot-Plateau es un principio que se encuentra en la época en que se utilizaban lámparas fluorescentes de mercurio y otras fuentes de luz accionadas por una fuente de alimentación con un ciclo de tensión más largo, de unos cientos de milisegundos", explica Jinno.

Por ello, el grupo decidió accionar los LED con una fuente de alimentación con un ciclo de tensión más corto, de unos cientos de microsegundos. Como resultado, el grupo descubrió que, cuando se aplica una tensión de impulso con una frecuencia de aproximadamente 60 Hz a una relación de trabajo de alrededor del 5%, el impacto por el efecto Broca-Sulzer se vuelve mayor que el del efecto Talbot-Plateau, de modo que la luz emitida por el LED parece más brillante a los ojos humanos.

Answer 2

No digo que sea así como se hace, pero ciertamente es como PODRÍA hacerse:

Un coche tiene luces rojas en la parte trasera. El rojo se utiliza tanto para las luces traseras como para las de freno, así que ¿por qué duplicarlas?

Se duplican con las bombillas incandescentes porque su intensidad sólo puede controlarse mediante el control de la resistencia de los filamentos. Por eso, las bombillas de doble filamento se utilizan/utilizaban habitualmente como bombillas combinadas de cola/freno.

Sin embargo, con los LEDs puedes controlar fácilmente la intensidad con un circuito PWM. Los mismos LEDs rojos; diferente ciclo de trabajo y, por tanto, diferente intensidad.

Vuelve a mirar las luces traseras que parpadean delante de ti: cuando se aplican los frenos, el parpadeo se detiene.

Answer 3

Como he trabajado en este campo, la respuesta es que se debe al ajuste de fábrica en el software al hacer la medición de lúmenes en un entorno de prueba, para calibrar la luz con precisión de acuerdo con las normas o requisitos reglamentarios con una simple actualización del firmware.

Este es un NUEVA EDICIÓN sobre mi respuesta anterior, que va a ser borrada, ya que descartará por completo mis pensamientos iniciales.

Answer 4

Es una muy buena pregunta. +1 Me he preguntado lo mismo. Incluso en las luces LED de señalización de otros dispositivos (disco duro, tacómetro del coche, lo que sea) que sólo están encendidos o apagados. Por qué utilizar PWM en lugar de una resistencia barata.

He pensado que podría estar relacionado con una mayor eficiencia del LED, conduciéndolo en sobrecorriente (corriente que es insostenible si es continua) con un ciclo de trabajo determinado. Pero esto es sólo una suposición hecha por la lectura de las hojas de datos de los power led/drivers. Como se menciona (pero creo que es por una razón diferente) aquí: ¿Por qué parpadean algunos circuitos LED alimentados con corriente continua?

Sigue siendo oscura la respuesta de hacerlo incluso en los led SIN potencia. Estos LED todavía tienen una resistencia dentro de las cosas que he desmontado, por lo que no podría ser una razón económica. ¿Alguna respuesta?

Una posible respuesta se debe a la mejor percepción del parpadeo con una vista lateral. Tiendo a detectar mejor estas luces en lugar de las que no son PWM. Esto podría explicar por qué en mi coche (en Europa, no sé si los colores estándar son diferentes en los EE.UU.) las luces de cruce se señalan para ser activo con un verde, PWM lento atenuado (unos pocos miliwatts) LED cerca del tacómetro. Y, debido a la mejor sensibilidad al azul de las varillas del ojo humano, los faros completos se señalizan con una luz azul (de todavía pocos mW) que no está modulada por PWM pero que es visible al mirar la calle sin mover el ojo sobre ella.

Editar: Si los votos son negativos, por favor, diga por qué. Creo que hay un malentendido en la pregunta. Todos sabemos que los leds son regulables, pero deben tener una razón muy precisa si se regulan digitalmente, incluso cuando la energía no es una preocupación (LEDs de señal), incluso en los sistemas antiguos.

Answer 5

El parpadeo que notas no es exclusivo de las bombillas led. En primer lugar, las bombillas de led, al menos las de señalización, no las de los faros, tienden a ser simples circuitos de resistencia de lastre. No son estables con el cambio de voltaje, al igual que las bombillas incandescentes.

En segundo lugar, los coches son ruidosos. La tensión fluctúa en función del motor y del estado del alternador. La próxima vez que esté en su coche por la noche, preste mucha atención al tablero de instrumentos al ralentí, luego acelere el coche y observe la diferencia de luz.

En mi coche, el ruido eléctrico, la ondulación es suficiente para que las bombillas, led e incandescentes, parpadeen notablemente. Eso es lo que está viendo.