frecuencia pwm para atenuación led

PWM en este caso es probablemente más sobre la percepción humana que la electrónica. Parece que su controlador simplemente está diseñado para ser una fuente de corriente que se puede encender y apagar como mejor le parezca. y preguntando si$100\:\textrm{Hz}$es diferente de$1000\:\textrm{Hz}$realmente se trata más de preguntar cómo esto afecta la percepción humana que cualquier otra cosa. Como ya habrás descubierto.

Supongo que quiero comenzar diciendo que la visión humana es mucho más compleja de lo que nadie suponía, incluso hace 40 años. Edwin Land realizó algunos experimentos realmente interesantes a finales de los 70 y principios de los 80, por ejemplo. Y mucho más se ha aprendido, desde entonces. Pero permítanme dar un ejemplo de esos experimentos solo para señalar lo complejo que se vuelve. Luego profundizaré más en la pregunta, una vez que los haya convencido de que ninguno de nosotros realmente comprende completamente todos los detalles todavía. (La investigación activa continúa hoy, por supuesto).

Un modelo de percepción del color humano se publicó por primera vez en 1931; a menudo se hace referencia al estándar CIE de 1931. Esto se debió a que el "gran negocio" (Sears) estaba teniendo un sinfín de problemas para enviar pintura a los compradores. No sabían cómo mezclar los colores para que un galón comprado hace 3 meses coincidiera con otro galón supuestamente hecho para verse igual hoy. Se financiaron proyectos universitarios y se trajeron personas daltónicas, se realizaron pruebas, etc. Eventualmente, la investigación culminó en un estándar que podría usarse comercialmente. (Se ha actualizado varias veces desde entonces).

Pero este estándar no tuvo en cuenta un elefante muy significativo en la habitación. ¿Cómo es que podemos entrar en una habitación iluminada por el sol, ver la pared pintada y notar el color como "verde azulado", y luego, cuando el sol se pone, usar una iluminación incandescente brillante (que está muy lejos de la curva de radiación solar) y ¿Sigues viendo el mismo color "verde azulado", aunque quizás un poco más tenue? Y, luego, ¿aún ves el mismo color cuando usas un atenuador de luz?

El Dr. Land quería hacer esta pregunta. Así que instaló un lienzo en el que había muchas muestras diferentes de color a lo largo. Instaló una bombilla incandescente que podía usarse a varias temperaturas de filamento (las curvas de radiación de cuerpo negro eran bastante diferentes en el rango de operación). Luego probó la percepción de estos colores mientras ajustaba la temperatura del filamento en un rango muy amplio y descubrió que todos podían ver los mismos colores, independientemente, si tal vez tuvieran la percepción de que eran más tenues. (Mantuvo el nivel de brillo por encima de los niveles fotópicos para evitar respuestas escotópicas).

La pregunta es esta: si la radiación del cuerpo negro produce distribuciones de longitudes de onda y sus intensidades que son tan diferentes entre sí, por supuesto, y si estas diversas áreas de color solo pueden reflejar o absorber proporciones relativas por longitud de onda. de lo que incide sobre ellos, también cierto medido y confirmado usando un espectrofotómetro, entonces, ¿cómo es que las relaciones cambiantes de los componentes reflejados (que el modelo de color CIE DEFINITIVAMENTE dice que tiene un GRAN IMPACTO en el tono aparente) tienen solo un efecto menor? (si es que lo hace) impactos en el color percibido??

Entonces hizo algo interesante. Hizo un agujero en una sábana blanca y la colocó sobre el mismo lienzo en la misma configuración. Y luego realizó los mismos experimentos con voluntarios, nuevamente. En esta configuración, el color aparente cambió MUCHO y mucho más que con los modelos de color CIE.

Lo que mostró es que la percepción humana del color no es solo lo que sugieren los modelos CIE, sino que nuestros cerebros usan toda la información de las áreas circundantes (y casi con certeza la identificación de objetos en nuestra percepción y expectativas sobre ellos también) para para llegar a una percepción del color de algún punto en particular. Es mucho más complicado de lo que habíamos imaginado antes de la década de 1960, por ejemplo.

Bueno. Al punto.

Hay un término llamado frecuencia crítica de fusión de parpadeo o CFF. Hay diferentes velocidades a las que el ojo humano fusionará las fuentes de luz parpadeantes. Para los humanos, en términos generales y tratando de detectar alrededor del 95% de los casos, encontrará que el CFF debería ser aproximadamente$70-80\:\textrm{Hz}$. Esto SÓLO se aplica cuando está mirando directamente a la fuente y no está moviendo los ojos y la fuente tampoco se está moviendo. (Mover el LED rápidamente frente a su cara dispersa la luz sobre diferentes áreas de la retina y percibirá muy fácilmente el parpadeo en$100\:\textrm{Hz}$Tarifas PWM.

Como ocurre con todo lo demás relacionado con la visión humana, esta tasa depende, al menos en parte, de la profundidad de la modulación (0 % a 100 %, o 30 % a 75 %, o ???) y, al menos en parte, también depende del nivel de intensidad de la luz. ("Nada es simple y todo importa y es complicado"). Pero en su sistema, no nos importa mucho cómo esos factores afectan los resultados principalmente porque no los controla. Y en cualquier caso, tendría que escribir mucho más para incluirlos.

Si hay movimiento, o si desea usar velocidades en las que incluso con movimiento no ve parpadeo, es probable que tenga que usar velocidades de PWM mucho más altas de lo que sugiere el CFF mencionado anteriormente. Encuentro que puedo percibir fácilmente el parpadeo cuando uso$100\:\textrm{Hz}$y no mover realmente el LED tan rápido. Es bastante fácil de detectar. Para llegar al punto en el que me resulte difícil, con movimientos de LED bastante rápidos generados solo a mano, necesito usar tasas de PWM de al menos varios cientos de hercios.$500\:\textrm{Hz}$es bastante seguro según mi experiencia, teniendo todo en cuenta.

La ley de Talbot-Plateau establece que si una fuente de luz parpadea lo suficientemente rápido como para pasar más allá de la frecuencia crítica de fusión de parpadeo (CFF), entonces el brillo parecerá ser el mismo que si la fuente de luz funcionara de manera constante en el tiempo promedio. luminancia En otras palabras, si opera la fuente de luz al doble de la luminancia pero solo la mitad del tiempo (50% encendida y 50% apagada, pero por supuesto parpadeando más rápido que el CFF), entonces parecerá tener la misma luminancia que la similar. fuente de luz operada a la luminancia más baja.

Tenga en cuenta que operar una luz con un ciclo de trabajo del 50 %, por encima del CFF, no significa que aparecerá la mitad de brillante que una encendida el 100 % del tiempo. Significa que operar una luz al 50% del ciclo de trabajo y más rápido que el CFF hará que parezca el mismo brillo que otra que opere a la mitad de la luminancia. Hay una diferencia de significado.

La razón por la que no se ve "la mitad de brillante" cuando funciona con un ciclo de trabajo del 50 % es que el ojo humano funciona de acuerdo con otra ley, la ley de Weber-Fechner. Aquél afirma que la intensidad va como el logaritmo de los estímulos físicos.

Bueno, casi. Hay un par de otros, el efecto Broca-Sulzer y el efecto Bruecke-Bartley, que operan en frecuencias de parpadeo por debajo del CFF. Alrededor de 50 ms de duración y 50 ms de duración, por ejemplo, una fuente de luz parpadeante parecerá ser más brillante que la luminancia promediada en el tiempo... en aparente violación de la ley de Talbot-Plateau. Pero la ley de Talbot-Plateau no se aplica a frecuencias tan bajas, por lo que no es realmente una violación.

En realidad, hay muchas "leyes" en el campo de la óptica visual y la optometría. Estos son solo algunos de muchos otros. Indiqué anteriormente que también hay problemas relacionados con la intensidad, y debe tener en cuenta que en ciertos niveles bajos de iluminación o ciertos niveles altos de iluminación, las cosas cambian radicalmente y aún hay más "leyes" para agregar a la mezcla. (Por supuesto, los sistemas escóptico y fotópico también son diferentes). Pero los anteriores deberían dar una "sensación" lo suficientemente buena para las cosas que en la mayoría de los casos involucran el uso de LED.

Le recomiendo que use un PWM tan alto como se sienta cómodo usando aquí. Más rápido es generalmente mejor.