En primer lugar, no estoy del todo seguro de si este es el lugar adecuado para publicar esta pregunta, así que pido disculpas si hay una sección mejor para esto.
Estoy buscando determinar el efecto de cambiar la frecuencia PWM de una fuente de luz, LED, por ejemplo, tiene en el brillo percibido por el ojo humano.
Como ejemplo, supongamos que tiene un LED que funciona al 80 % del ciclo de trabajo a una frecuencia de 200 Hz. Manteniendo el ciclo de trabajo al 80%, pero aumentando la frecuencia a 400 Hz, ¿percibe el ojo humano estas dos situaciones como el mismo brillo? ¿Qué pasa con un aumento mayor, por ejemplo, 1 kHz o 10 kHz?
He probado esto usando un ATmega328p y dos LED. Tenía un LED al 80% del ciclo de trabajo a 122 Hz. El otro LED comienza con un ciclo de trabajo del 80% a 30 Hz (sí, hay un parpadeo muy notable), luego, con solo presionar un botón, cambia la frecuencia. Los valores utilizados son 30, 122, 245, 490, 980, 3920 y 31370 Hz.
Si bien no era exactamente lo que buscaba, tomé medidas de luz con un BTS256-LED de Gigahertz Optik. Aparte de los 30 Hz, que atribuí al parpadeo, parecía que cambiar la frecuencia no tenía efecto en la cantidad de lúmenes que emitía el LED.
Luego probé en un ambiente claro y oscuro, y no pude discernir ninguna diferencia al cambiar la frecuencia.
He buscado y leído mucho, y he aprendido mucho sobre PWM, LED, parpadeo, disipación de calor, sensibilidad al color/brillo de la luz y mucho más. Desafortunadamente nada de eso es lo que estoy buscando.
Buscando cualquier tipo de información aquí. Tal vez esta es una mala pregunta, y estoy ladrando a un árbol que no existe. O tal vez la respuesta sea muy obvia, lo que indica que los hallazgos de mi prueba fueron precisos, o mucho más complejos de lo que creo.
Agradezco todas y cada una de las respuestas, ya que no tengo ideas/temas para buscar más información.
Creo que tus observaciones son correctas. Una vez que la frecuencia está por encima del límite inferior donde se observa parpadeo, el brillo percibido debe ser independiente de la frecuencia con el mismo factor de trabajo.
A frecuencias muy altas, si el tiempo requerido para encender o apagar el LED (probablemente nanosegundos) se vuelve comparable a la duración del pulso, entonces podría creer que el brillo percibido podría cambiar.
¿Hay alguna diferencia en la percepción del ojo humano de un LED que funciona al 80 % del ciclo de trabajo a una frecuencia de 200 Hz, frente al 80 % del ciclo de trabajo a una frecuencia de 400 Hz?
Respuesta corta, NO.
Pero la respuesta solo se aplica a un solo LED o un grupo de LED alimentados por la MISMA señal PWM.
Si tiene varios LED alimentados por una señal PWM similar pero no idéntica (es decir, dos Arduinos programados para usar, digamos, 200 Hz en LED separados o grupos de LED), entonces la diferencia entre las frecuencias se vuelve importante.
La diferencia entre las velocidades de fotogramas de PWM puede estar fácilmente dentro del rango de percepción humana. Esto es muy fácil de duplicar con un par de Arduinos y obtener cadenas de LED que parecen iluminarse y atenuarse lentamente a pesar de que la velocidad de fotogramas PWM no cambia en ninguno de los controladores.
Usted puede encontrar esto una lectura útil.
Para reducir el potencial de golpes entre los LED, la mayoría de las implementaciones industriales colocan una capacitancia considerable en el LED o la cadena de LED y la bomba de carga con el controlador. Si bien esto complica la relación de salida PWM/Luz, reduce la posibilidad de parpadeo cuando se ejecutan LED o cadenas separadas en controladores separados.
Manteniendo el ciclo de trabajo al 80%, pero aumentando la frecuencia a 400 Hz, ¿percibe el ojo humano estas dos situaciones como el mismo brillo?
Suponiendo que el LED se encienda y apague con una onda cuadrada perfecta, sí. El ojo humano no puede ver mucho más de 24 Hz y el brillo se percibe igual. Mientras la potencia sea igual, el brillo también lo será, y también el brillo 'integrado' por el ojo humano.
Puede haber problemas si hay una capacitancia significativa que cambia la forma de onda, esto haría que 200 Hz no sea la misma potencia que 400 Hz, por lo tanto, si cambia, asegúrese de que el tiempo de subida del LED no cambie significativamente de 200 Hz a 400 Hz.
Si un detector no puede notar la diferencia, hay una buena apuesta de que un ojo tampoco.
Tim Wescott
Pico de voltaje
Transistor
Tim Wescott