集丰照明|LED调光之 PWM调光和CCR模拟调光的区别

本文详细比较了PWM脉宽调光和CCR模拟调光在LED照明中的工作原理、优缺点,强调了两者通过控制电流和占空比实现调光的方式,以及可能产生的影响如频闪和色偏。

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PWM调光和CCR模拟调光的区别

一:什么是PWM调光

1.1 PWM调光概念

PWM (Pulse Width Modulation)调光也称为脉宽调制调光,主要是通过在一个周期内通过控制占空比的方式来实现调光的效果。其不止应用于LED照明领域,也广泛应用于电机、阀门、温度等工业化的应用中。不过在这里我们只谈其在LED照明技术领域的应用。

1.2 PWM调光概述

先来理解三个名词: 1)周期 2)PWM频率 3) 占空比
周期(T):一个完整的高低电平的信号周期。 单位:秒/s。
PWM频率(f):f=1/T 单位:Hz
占空比(D):PW/T*100%
通俗的来理解就是在一个周期内通过反复的开关灯来实现调光的效果。且因为要做到不可视化的开关来进行调光,故这个PWM频率普遍应在200Hz以上。
例如:


当PWM频率为40Hz时,对应的一个周期就是25ms.
40Hz*T=1 即T为0.025s,即为25ms

而要想做到调光的效果,及可通过控制在一个周期内高电平(亮灯)的持续时间来实现。
例如:

1秒内,0.5秒亮灯,0.5秒灭灯,占空比是50% 。
1毫秒内,0.5毫秒亮灯,0.5毫秒灭灯,占空比也是50%。
对于前者,频率就是1HZ,而后者,是1毫秒,频率就是1KHZ。

注意:
1)占空比与周期无关,只反映高电平在周期内的百分比比重
2)占空比越大,表明高电平持续时间越长(低电平持续时间越短),即LED的亮度会越来越大。
占空比越小,表明高电平持续时间越小(低电平持续时间越长),即LED的亮度会越来越小
3)占空比为100%时,即表明灯具的亮度为100%;占空比为0%时,则表明灯具处于一个灭的状态。

1.3 PWM调光优点

1.3.1 调光精度高;调光过程不会产生LED色偏,不会影响LED寿命。
1.3.2 高频PWM调光,在一定程度上不会发成闪烁(频闪)现象。

1.4 PWM调光缺点

1.4.1 调光过程可能会伴有低频噪音产生。
1.4.2 PWM频率过低,人眼会感受到频闪现象;频率较低,普通数码产品也会抓捕到频闪现象。
1.4.3 频率过高;虽然会无频闪,但是会缩减调光灰度级别(即调光会有阶梯感)。

二:什么是CCR模拟调光

2.1 CCR模拟调光概念
CCR模拟调光也称为电流衰减调光。这也是CCR(Constant Current Reduction)一词的由来。即通过改变LED回路中的输出电流大小来达到调光的效果。


2.2 CCR模拟调光的优点

2.2.1调光时不产生低频噪音,在使用数码摄像设备拍照摄影不容易产生纹波及闪烁。
2.2.2 调光过程平滑,无阶梯感,也就是人们说的平滑调光。

2.3 CCR模拟调光的缺点

2.3.1 当电流发生变化时,并且长期保持在低段时会造成LED的色偏。
2.3.2 调光深度不能做很低,在低亮度时(即输出电流低)会出现一致性的情况。
2.3.3 LED非在额定电压和电流下工作,长期工作会缩短LED寿命,而且会增加电源系统的功率损耗。

以上,便是PWM调光 以及 CCR调光的区别 及 各自的优劣势分析。

                                                                               

P.S.
更形象的理解,便是可以把调光过程想象成用水龙头控制水流大小的一个过程。
PWM调光则是通过快速的开关水龙头,并且控制开和关的占比来实现调光。
CCR模拟调光则是通过控制水龙头输出阀门的形式来控制水流的大小来实现调光。

作者:春童太傅

转载自:   LED调光之 PWM调光和CCR模拟调光的区别-优快云博客

### PWM 调光工作流程图及其原理 PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)是一种通过调节占空比来实现对模拟信号控制的技术。在调光应用中,PWM 通常用于调节光源的亮度,例如 LED 或 LCD 屏幕背光。其核心思想是利用高频脉冲信号使光源按照一定比例亮灭,借助人眼的视觉暂留效应感知为连续变化的亮度[^1]。 #### PWM 调光的工作原理 PWM 调光主要依赖于占空比的概念。占空比定义为一个周期内高电平时间总周期时间的比例。假设占空比为 D (0 ≤ D ≤ 1),则输出电压的有效值可以表示为 Vout = Vin × D。这意味着通过调整占空比即可改变输出功率,从而实现亮度调节。 #### PWM 调光的工作流程图 以下是 PWM 调光工作的典型流程图描述: ```plaintext 开始 -> 初始化硬件资源(如定时器、GPIO) -> 设置目标频率分辨率参数 -> 计算所需占空比对应的比较寄存器值 -> 开启中断或启动定时器触发机制 循环执行直到满足退出条件为止 { 定时器计数到达预设值时切换 GPIO 输出状态; 根据当前占空比决定保持 HIGH 还是 LOW 状态; } 结束循环 -> 关闭硬件资源 -> 结束程序运行 ``` 此流程适用于大多数基于软件或硬件定时器生成的 PWM 信号场景。对于嵌入式系统而言,还可以进一步优化以支持动态调整占空比的功能[^2]。 #### 实现步骤详解 1. **初始化硬件资源** - 对于 MCU 平台,需先配置相关外设模块,例如 STM32 中启用 TIMx 定时器及对应通道作为 PWM 输出引脚[^2]。 2. **设定基础参数** - 包括但不限于载波频率 f 分辨精度 N bits。一般情况下,较高的频率有助于减少可见频闪现象[^1]。 3. **计算比较匹配值** - 根据公式 CCR = (D * ARR) / 100 来确定各档位所需的捕获/比较寄存器数值,其中 ARR 表示自动重装载寄存器的内容。 4. **启动 PWM 输出** - 利用 HAL 库函数或其他底层 API 接口激活指定定时器通道上的 PWM 波形生成功能。 5. **实时更新需求处理** - 若应用程序允许用户交互修改光照水平,则应提供接口以便及时刷新新的占空比设置[^1]。 --- ### 总结 综上所述,PWM 调光技术凭借其实现简单、成本低廉以及效率高等优点,在现代照明控制系统中有广泛应用前景。无论是传统白炽灯泡还是新型半导体发光二极管均能够良好适配此类驱动方式[^3]。
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