Zuallererst bin ich mir nicht ganz sicher, ob dies der richtige Ort ist, um diese Frage zu stellen, also entschuldige ich mich, wenn es einen besseren Abschnitt dafür gibt.
Ich versuche zu bestimmen, wie sich die Änderung der PWM-Frequenz einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED, auf die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit auswirkt.
Angenommen, Sie haben eine LED, die mit 80 % Einschaltdauer bei einer Frequenz von 200 Hz arbeitet. Nimmt das menschliche Auge diese beiden Situationen als dieselbe Helligkeit wahr, wenn das Tastverhältnis bei 80 % gehalten wird, aber die Frequenz auf 400 Hz erhöht wird? Was ist mit einer größeren Erhöhung, um 1 kHz oder 10 kHz zu sagen?
Ich habe dies mit einem ATmega328p und zwei LEDs getestet. Ich hatte eine LED bei 80% Einschaltdauer bei 122 Hz. Die andere LED beginnt bei 80 % Einschaltdauer bei 30 Hz (ja, es gibt ein sehr deutliches Flackern), dann ändert sie auf Knopfdruck die Frequenz. Die verwendeten Werte sind 30, 122, 245, 490, 980, 3920 und 31370 Hz.
Obwohl es nicht genau das war, was ich wollte, habe ich Lichtmessungen mit einer BTS256-LED von Gigahertz Optik durchgeführt. Abgesehen von 30 Hz, die ich dem Flackern zuschrieb, schien es, als hätte die Änderung der Frequenz keinen Einfluss auf die Lumenmenge, die die LED ausstrahlte.
Dann habe ich sowohl in einer hellen als auch in einer dunklen Umgebung getestet, und ich konnte keinen Unterschied feststellen, während ich die Frequenz änderte.
Ich habe viel gesucht und gelesen und eine Menge über PWM, LEDs, Flimmern, Wärmeableitung, Empfindlichkeit gegenüber Lichtfarbe/Helligkeit und vieles mehr gelernt. Leider ist nichts davon das, was ich suche.
Suche hier nach irgendwelchen Erkenntnissen. Vielleicht ist das eine schlechte Frage, und ich belle einen Baum an, der nicht existiert. Oder vielleicht ist die Antwort entweder sehr offensichtlich, was darauf hindeutet, dass meine Ergebnisse aus meinem Test genau waren, oder viel komplexer, als mir bewusst ist.
Ich freue mich über alle Antworten, da ich keine Ideen/Themen mehr habe, um nach weiteren Informationen zu suchen.
Ich denke, Ihre Beobachtungen sind richtig. Sobald die Frequenz über der unteren Grenze liegt, wo Flackern beobachtet wird, sollte die wahrgenommene Helligkeit bei gleichem Tastverhältnis unabhängig von der Frequenz sein.
Wenn bei sehr hohen Frequenzen die zum tatsächlichen Ein- oder Ausschalten der LED erforderliche Zeit (wahrscheinlich Nanosekunden) mit der Impulsdauer vergleichbar wird, könnte ich glauben, dass sich die wahrgenommene Helligkeit ändern könnte.
Gibt es einen Unterschied in der menschlichen Augenwahrnehmung einer LED, die mit 80 % Einschaltdauer bei einer Frequenz von 200 Hz betrieben wird, im Vergleich zu 80 % Einschaltdauer bei einer Frequenz bis 400 Hz?
Kurze Antwort, NEIN.
Die Antwort gilt jedoch nur für eine einzelne LED oder eine Gruppe von LEDs, die vom GLEICHEN PWM-Signal gespeist werden.
Wenn Sie mehrere LEDs haben, die von einem ähnlichen, aber nicht identischen PWM-Signal gespeist werden (dh zwei Arduinos, die so programmiert sind, dass sie beispielsweise 200 Hz für separate LEDs oder Gruppen von LEDs verwenden), wird der Unterschied zwischen den Frequenzen wichtig.
Der Unterschied zwischen den PWM-Bildraten kann leicht im menschlichen Wahrnehmungsbereich liegen. Dies ist sehr einfach mit ein paar Arduinos zu duplizieren und LED-Strings zu erhalten, die langsam aufzuhellen und zu dimmen scheinen, obwohl sich die PWM-Bildrate auf beiden Controllern nicht ändert.
Vielleicht finden Sie dies eine hilfreiche Lektüre.
Um das Potenzial für Schwebungen zwischen LEDs zu verringern, legen die meisten industriellen Implementierungen eine beträchtliche Kapazität über die LED oder LED-Kette und laden diese mit dem Controller auf. Während dies das PWM/Licht-Ausgangsverhältnis verkompliziert, verringert es die Wahrscheinlichkeit von Flimmern, wenn separate LEDs oder Strings auf separaten Controllern betrieben werden.
Nimmt das menschliche Auge diese beiden Situationen als dieselbe Helligkeit wahr, wenn das Tastverhältnis bei 80 % gehalten wird, aber die Frequenz auf 400 Hz erhöht wird?
Angenommen, die LED wird mit einer perfekten Rechteckwelle ein- und ausgeschaltet, ja. Das menschliche Auge kann über 24Hz nicht viel sehen und die Helligkeit wird gleich wahrgenommen. Solange die Leistung gleich ist, wird es auch die Helligkeit sein, und auch die 'integrierte' Helligkeit durch das menschliche Auge.
Es kann Probleme geben, wenn es eine erhebliche Kapazität gibt, die die Wellenform ändert. Dies würde dazu führen, dass 200 Hz nicht die gleiche Leistung wie 400 Hz haben. Wenn Sie also umschalten, stellen Sie sicher, dass sich die Anstiegszeit der LED nicht wesentlich von 200 Hz auf 400 Hz ändert.
Wenn ein Detektor den Unterschied nicht erkennen kann, besteht eine gute Chance, dass das Auge es auch nicht kann.
TimWescott
Spannungsspitze
Transistor
TimWescott