Ich entwerfe einen LED-Dimmer mit softwaregesteuerter Pulsweitenmodulation und möchte die minimale PWM-Frequenz kennen, die ich erreichen muss, damit diese LED-Dimmmethode nicht von variablem Gleichstrom zu unterscheiden ist.
Um auf X% Leistung zu dimmen, ist die LED für X% der PWM-Periode vollständig eingeschaltet und für den Rest vollständig ausgeschaltet, wobei X von 0 bis 100 reicht. Ich gehe davon aus, dass der Beobachter mit in der Nähe befindlichen LEDs vergleichen kann, die mit Gleichstrom betrieben werden bei unterschiedlicher Leistung (aber nicht genau X% Leistung) und kann das Auge bewegen (betrachten Sie insbesondere die LEDs im peripheren Sehen, die, wie mir gesagt wurde, am empfindlichsten für Flimmern sind). Ich vernachlässige das gezielte Bewegen des Kopfes relativ zu den LEDs, was (glaube ich) eine effektive Unterscheidungsmethode sein könnte; und Verwendung einer rotierenden Schlitzscheibe oder einer ähnlichen Technik.
Ich habe gelesen, dass Filmprojektoren eine Verschlussfrequenz von 48 oder 72 Hz (das Zweifache bis Dreifache der Bildrate) verwenden, um das Flimmern auf ein erträgliches Maß zu reduzieren (aber im peripheren Sehen ziemlich auffällig, denke ich). Ich habe auch gelesen, dass die 50- oder 60-Hz-Wechselstromfrequenz gewählt wurde, um Flimmern zu vermeiden, was darauf hindeutet, dass 100- oder 120-Hz-Flimmern wahrnehmbar ist (aber die Grenze könnte viel höher sein, da die thermische Trägheit des Filaments Schwankungen dämpfen muss). Ein weiterer Bezugspunkt ist, dass CRT mit einer Abtastrate von 100 Hz entwickelt wurden, vermutlich mit einem gewissen Vorteil (aber auch das ist kein Hinweis auf die Obergrenze).
Bearbeiten: Diesen relevanten Beitrag gefunden, Auswirkungen von Hochfrequenzbeleuchtung auf das menschliche Sehen
Edit: Meine LED ist "weiß", das heißt wirklich blau mit einem Lumineszenzkonverter, der aus einem anorganischen Phosphormaterial besteht.
Sie haben Recht, wenn Sie es mit den Bildwiederholfrequenzen des Fernsehers vergleichen. Mein Bruder hat seinen Abschluss in Flimmerforschung für LED-Fernseher gemacht. Sie müssen Ihre LED tatsächlich mit höheren Raten ansteuern. LED-Fernseher haben Flimmerprobleme bei 60 Hz. In Wirklichkeit sind die beteiligten Frequenzen sogar noch höher: LED-Fernseher verwendeten PWM, um Intensitäten im Bereich von 0 bis 255 anzuzeigen, indem sie die 1/60-Sekunde pro Bild in Teile aufteilten, die 1/120, 1/240, 1 dauerten /480.,... einer Sekunde. ( verwendet ; einige moderne Fernsehgeräte verwenden jetzt komplexere, weniger regelmäßige Schemata, die die Flimmerwahrnehmung reduzieren).
Ein weiterer Effekt, den Sie berücksichtigen müssen, sind die in CRTs enthaltenen Leuchtstoffe. Die 100/120-Hz-Modelle haben kein Flimmerproblem, da die Leuchtstoffe so ausgelegt sind, dass sie Millisekunden lang leuchten. Ihre LED-Leuchtstoffe sind möglicherweise nicht dafür ausgelegt; da gibt es ganz unterschiedliche varianten.
Scheint, als hättest du die meisten Recherchen bereits selbst durchgeführt.
Es gibt jedoch einen wichtigen Effekt, der das Flimmern auch bei 200 Hz oder mehr sichtbar halten kann. Und das liegt an der Bewegung: Hinterlässt die Spur wie eine gepunktete Linie auf der Netzhaut oder erzeugt die Wahrnehmung, dass sich das Licht leicht hinter dem Objekt befindet, an dem es befestigt ist. Bei großen Projektionen (Kino) fällt das vielleicht nicht auf, bei Punktquellen wie LEDs aber schon. Bei Sakkaden (schnelle Augenbewegungen) kann sich das Auge mit mehr als 500 Grad/Sek. drehen. Kombinieren Sie dies mit der hohen Auflösung des menschlichen Sehens (bis zu 2 Bogenminuten) und erhalten Sie eine theoretische Mindestfrequenz von 15 kHz. Wenn Sie erwarten, dass sich Lichtquelle und Beobachter relativ zueinander bewegen, könnten Sie argumentieren, dass diese Grenze noch höher sein muss.
Erstens wird Ihr dunkelster Zustand aufgrund des Bereichs der Arbeitszyklen, die zum Simulieren des Dimmens verwendet werden, Flimmereffekte über die Wellenformen hinaus verstärken, die in Experimenten verwendet werden, die traditionell zum Ermitteln der Flimmerfusionsschwelle verwendet werden. Dies bedeutet, dass Sie die unten stehende Referenz mit Vorsicht behandeln oder das Risiko eingehen müssen, dass Ihre Ergebnisse akzeptabel sind, oder möglicherweise jemanden mit (wahrscheinlich) unveröffentlichten Informationen finden, der ein ähnliches System verwendet.
Sie scheinen eine 100% ige Modulation in einer Beleuchtungsanwendung zu erzeugen (der Phosphor wird dies wahrscheinlich nicht bei den Frequenzen verhindern, die Sie verwenden möchten). Reaktionen (nachteilige) treten immer noch oberhalb der Flimmerwahrnehmung bis 162 Hz (und darüber hinaus) auf. Siehe Berman et al. 1991 Optometry and Vision Science – und betrachten Sie die Unterschiede in der Wellenform (Arbeitszyklus) und Intensität. Es gibt andere Faktoren wie das Spektrum und die Stimulusgröße und -position im Sichtfeld, aber diese sind für Ihre Entscheidung wahrscheinlich zweitrangig. Da sie jedoch höchstwahrscheinlich beide gegen Ihre Ziele arbeiten, ist es wahrscheinlich auch ratsam, eine großzügige Marge hinzuzufügen.
Es hängt von den Umständen ab, wo sich das Sichtfeld und die Umgebungsbeleuchtung befinden.
Bei hellem Licht, das direkt darauf blickt, wäre ein 20-Hz-Flimmern kaum wahrnehmbar, in einem dunkel angepassten Augenwinkel können Sie 60 Hz erkennen - vorausgesetzt, die LED erlischt vollständig.
Normale Lampen verursachen bei 50/60 Hz kein Flimmern, da sich die Helligkeit des Glühfadens während des Zyklus kaum ändert, da er keine Zeit zum Abkühlen hat. Leuchtstoffröhren sind notorisch „flackernd“, weil sie bei jedem Zyklus ausgehen.
Da Sie keinen Grund haben, nicht auf Hochfrequenz (<1 kHz) zu gehen, können Sie das genauso gut tun.
Es spielen viele Faktoren eine Rolle, und es gibt zwar Studien zur Raumbeleuchtung (sie fanden eine Verringerung der Krankheitstage beim Wechsel zu höheren Frequenzen von 50-Hz-Leuchtstoffröhren), flimmerfreiem Fernsehen und Bewegungseffekten, wie Kris Van Bael erwähnte, aber für Ihre Anwendung dort könnten zwei einfache Problemumgehungen sein:
Wenn man Computermonitore in Betracht zieht, muss man, damit sich der Mauszeiger reibungslos bewegt, darauf achten, dass beim Bewegen keine Pixel übersprungen werden. Da man den Cursor in etwa 1/2 Sekunde von einer Ecke zur anderen bewegen kann und die horizontale Auflösung bei modernen Monitoren 1920 Pixel beträgt, ergibt das etwa 4000 Hz. Natürlich würde es bei einer besseren Auflösung eine höhere Frequenz erfordern, um eine maximale Glätte zu erreichen.
Vineet Menon
MSalter
ndemou