Puedo pensar en algunas razones por las que las farolas LED modernas probablemente sean pulsadas;
Hay una breve sección en Wikipedia sobre la operación de LED pulsado, pero solo presenta el concepto sin abordar qué tan extendida está la operación pulsada en el campo.
Siempre que la frecuencia fuera lo suficientemente alta como para que no hubiera posibilidad de percepción de parpadeo, me parece que las farolas LED serían pulsadas, o al menos los LED azules utilizados para excitar el fósforo. El fósforo podría tener una vida media lo suficientemente larga como para que la mayor parte del espectro de la luz emitida resultante sea estable, incluso si los LED estuvieran pulsados.
Debido a que algunos LED de luz blanca dependen mucho más de la luz azul principal del LED que otros, voy a hacer mi pregunta principalmente sobre los LED en sí, en lugar de la luz emitida.
¿Los LED de las farolas modernas suelen ser pulsados? Si es así, aproximadamente qué frecuencia? 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz? Si bien podría haber una variación sustancial en algunas regiones, esperaría que en las regiones donde las ciudades están implementando una conversión generalizada de gas (mercurio, sodio) a LED, debe haber algunos puntos en común o tendencias generales/convergencia en el diseño.
Está asumiendo erróneamente que la eficacia aumenta con un nivel de potencia más alto. Lo contrario es cierto, a cualquier nivel de potencia significativo, la eficacia disminuye cada vez que aumenta la corriente.
Se utiliza PWM porque es muy fácil de implementar. Si configura su corriente al máximo que desea usar, puede tener un control de brillo lineal simplemente ajustando el ciclo de trabajo. La corriente de ajuste tiene una respuesta no lineal que requiere una tabla de calibración si la precisión absoluta es importante (a menudo no lo es).
Como puede ver en esta curva de lúmenes vs corriente de led blanco de 1 W, duplicar la corriente no duplica la salida de luz. Si esto es importante depende de su aplicación. Si se trata de una luz de fondo de publicidad de >1kW, la factura de electricidad excede fácilmente el costo inicial del módulo de visualización. También hay consideraciones térmicas, con una mejor eficacia tiene menos calor residual en su sistema.
Para empeorar las cosas, la eficacia cae aún más con una temperatura de unión más alta. Este gráfico muestra la temperatura ambiente, pero esencialmente la temperatura de unión funciona de manera similar. Simplemente están siendo difíciles al respecto. Ahora PWM promediará la salida de calor, pero aún así, la peor eficacia requiere una corriente promedio más alta, lo que significa una temperatura de unión más alta.
Una desventaja de un PWM es que la carga es desagradable desde el punto de vista de SMPS, efectivamente estás imponiendo transitorios radicales constantes al pobre. Como mínimo, necesita un condensador de salida grande para amortiguar las caídas y picos de voltaje en los bordes.
Un problema con la conducción de corriente constante es que es más complicado, especialmente si desea una corriente de salida ajustable. Existen más complicaciones con las aplicaciones de atenuación local, ya que Vf varía con el nivel de potencia de salida, por lo que su regulador de corriente tiene que disipar la diferencia.
Edite un bit agregado sobre la temperatura de la unión.
Los LED que se utilizan para el alumbrado público suelen emplear un convertidor CC/CC de algún tipo, con un estricto control de corriente en su salida. Por lo tanto, proporcionar una corriente constante no reduce la eficiencia ni agrega componentes innecesarios que podrían fallar, ni reduce la vida útil de los LED.
Es la forma más sencilla y eficiente de controlar una matriz de LED de alta potencia. Corriente constante, proporcionada por una fuente "pulsada".
Para resumir: no lo harían porque no es eficiente, no mantendría las luces en especificaciones seguras y no es viable como una forma de controlar un gran grupo de luces (debido a la distancia y la falta de versatilidad).
Los LED son inherentemente un cliente difícil, ya que en sus rangos de alta eficiencia, son demasiado no lineales** y la mayoría son impulsados por una fuente de alimentación de corriente constante .
Palabra operativa: "constante".
Dado que ya deben manejarlo con un suministro de corriente constante, si también quisieran hacer PWM, eso agregaría una complejidad innecesaria. Y hay una manera mucho mejor de atenuar los LED utilizando el suministro de corriente constante ya presente. Aquí, mire esta hoja de datos en la página 11. Tensión directa vs corriente directa. Tenga en cuenta que este gráfico está muy distorsionado, para normalizar, mire mis notas finales.
Si está conduciendo el LED a 3000 ma y desea atenuarlo, corte la corriente a 1000 ma y listo . Por supuesto, no cae del todo en 2/3, mire "flujo frente a corriente", en la misma página.
A 1/3 de la corriente, el flujo luminoso cae del 235 % al 95 % de la especificación. Es mucho más eficiente en la corriente más baja. El voltaje también cae, lo que reduce un poco la diferencia de eficiencia, pero no mucho.
¿Alguien usaría deliberadamente más emisores para mejorar la eficiencia? Absolutamente. Muchos clientes comerciales e industriales buscan el costo total del ciclo de vida, y los emisores son una pequeña parte de eso. Si $100 más emisores ahorran $300 en electricidad durante la vida útil del accesorio, puede ser una decisión inteligente. Tuve un tipo que especificó tres LED en redline max 1400ma. Dio la luz necesaria. Sin embargo, el calor era el tema clave. Respeté usando la hoja de datos de corriente "normal" de 350ma y siete emisores. Tengo la misma luz a la mitad del calor.
Ahora que he demostrado positivamente que una potencia más baja es más eficiente para los LED, puede ver dónde PWM no es eficiente. Ejecutar 3000ma al 33% de PWM es peor que ejecutar 1000ma continuos.
En un mundo perfecto, toda la atenuación sería a través de algo así como la señal de 0-10 voltios ampliamente utilizada comercialmente, y cada módulo LED usaría el método "ajustar la salida del suministro de corriente constante para una atenuación perfecta". Sin embargo... eso no funciona en todas partes. El hecho es que... PWM es una forma eficiente de propagar una señal de atenuación .
Considere la humilde "tira de LED". Una tira estrecha de PCB, cada 50 mm (2") tiene una línea CUT, tres LED y una resistencia. O para una tira RGB, tres LED RGB y tres resistencias. Y con RGB, por supuesto, quieren atenuar cada canal. individualmente. ¿Cómo obtenemos tres señales de atenuación en cientos de pequeños segmentos? El costo hace que sea imposible colocar fuentes de alimentación de corriente constante de salida ajustable en cada segmento de 50 mm. El único método de atenuación viable es PWM.
se pone mejor PWM es tanto la potencia como la señal. Si el controlador PWM solo puede manejar 3 amperios y desea ejecutar siete tiras de 6A, puede usar un amplificador : recibe la salida del controlador como una señal y la usa para activar sus salidas de alta corriente, aprovechando PWM en bloqueo. paso. La versatilidad es difícil de superar.
Y esto funciona para cualquiera de una gran variedad de iluminación LED (cuyo propósito es notablemente, no la eficiencia). A nadie realmente le importan los lúmenes por vatio aquí:
No es del todo irrazonable atenuar las luces LED de las calles. Podrían disminuir al anochecer, quemarse por encima de los requisitos legales hasta las 11 p.m. y luego retroceder en las horas inquietantes cuando casi nadie está fuera. Pero no usarían PWM. La señal no se propagará bien en una instalación del tamaño de una ciudad.
Una luz de calle LED toma alto voltaje (240-277V o incluso 480V que derivan de la línea eléctrica más cercana sin medir, eso significa que PWMing la línea eléctrica está fuera de servicio) ***. Internamente, una farola tiene una cantidad razonable de emisores grandes, ideal para la conexión en serie a un suministro de corriente constante de alto voltaje. Esto sería mejor atenuado por el ajuste actual. Usarían radio, o si estuvieran cableando un cable de señal costoso, lo usarían para muchas más cosas que atenuar. Podrían trabajar con la compañía eléctrica para codificar una señal de datos de línea eléctrica similar a cómo las compañías eléctricas pueden apagar los medidores inteligentes de forma remota. Agregar $ 20 por unidad para el transceptor no es un factor decisivo en una farola de $ 1000.
** Las bombillas incandescentes son lineales una vez encendidas, por lo que enviarles 120 V producirá 60 W de forma fiable. La iluminación de descarga (fluorescente, neón, sodio de baja/alta presión, vapor de mercurio y haluro de metal) es totalmente no lineal: una vez que se activa, son totalmente cortas y deben tener una corriente limitada por un balasto/controlador. En el caso de los LED, su curva de tensión-corriente es bastante empinada. Recuerde el gráfico de tensión frente a corriente de la página 11 de esta hoja de datos . Vuelva a mirar: la escala está distorsionada y los voltios no empiezan en cero. Si se corrige , el gráfico quedaría así:
Eso es lo que llamas no lineal . Recuerde, esta línea se mueve un poco dependiendo de la temperatura, la edad, el agrupamiento, etc. y cuando la línea es tan empinada, un poco es mucho. ¡Envíe 3.05V y quién sabe qué pasará! El fabricante solo garantiza lo que sucederá si envía 2500ma. Todos los demás gráficos de la hoja de datos se basan en current , por ese motivo.
*** La compañía eléctrica y la ciudad acuerdan cuánta energía consume un alumbrado público normal , y la compañía eléctrica simplemente multiplica por la cantidad de luces y las factura.
En general, existen dos métodos para atenuar los LED, la atenuación PWM y la atenuación de amplitud. A lo que se refiere como atenuación de CC es atenuación de amplitud. En aplicaciones de iluminación profesional, PWM ya no se usa para atenuar, principalmente debido a problemas de salud por el parpadeo generado. Con el alumbrado público, otro problema es el efecto estroboscópico. Encontrará hoy que prácticamente todos los controladores LED profesionales, incluidas las luces de la calle, utilizan atenuación de amplitud. Puede leer más sobre el parpadeo y la atenuación aquí .
Actualización : en respuesta a algunos de los comentarios, me gustaría extender mi respuesta. Por aplicaciones de iluminación profesional, me refiero a controladores LED regulables de corriente constante > 20 W como estos , no a reemplazos de bombillas o halógenos baratos y desagradables o aplicaciones de retroiluminación de computadora.
Hay dos causas de parpadeo, una es causada por la ondulación de la red que se propaga a la salida. Los controladores LED baratos de una sola etapa, como los que se usan en el reemplazo de bombillas, sufren este fenómeno.
El segundo tipo de parpadeo es causado por la atenuación de PWM. Esto puede ser perceptible o imperceptible. El IEEE PAR1789 es una recomendación de qué tan alta debe ser la frecuencia PWM para que se considere imperceptible. Dicho esto, encontrará en la industria que los controladores LED de alta calidad para aplicaciones profesionales utilizan casi exclusivamente la atenuación de amplitud (atenuación de CC).
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