RGB-LED-Arrays Kostengünstige LED-Beleuchtungen entwerfen

Die Umsetzung hochwertiger PWM-Dimmerschaltungen für große RGB-LED-Arrays mit gleichmäßiger, flackerfreier Strahlung kann viel Entwicklungszeit beanspruchen. Deutlich schneller vollzieht sich die Implementierung der Helligkeits- und Farbsteuerung mit Hilfe neuer Mikrocontroller.

RGB-LED-Steuerungen können u.a. genutzt werden, um Farbänderungen für Spezialeffekte zu generieren. Bei Verwendung in hintergrundbeleuchteten LCDs können die RGB-LED-Arrays ferner auf die Abgabe von weißem Licht in verschiedensten Farbtemperaturen abgestimmt werden – beispielsweise, um ideale Voraussetzungen für die Anzeige in TV-, PC- oder Film-Modi zu schaffen.

Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen die Entwickler über den gesamten von der Lampe oder dem LED-Panel beleuchteten Bereich eine gleichmäßige Farbe und Helligkeit gewährleisten, so dass alle Übergänge zwischen verschiedenen Farben oder Leuchtintensitäten fließend, ohne Flackern sowie ohne unerwünschte Spots oder Farbverfälschungen vonstatten gehen.

Konventionelle PWM-Dimmschaltungen

Eine herkömmliche Methode für die Steuerung von RGB-LED-Arrays besteht darin, an jedem roten, grünen und blauen Kanal jeweils einen PWM-Dimmer zu installieren, der den Lichtfluss von jedem Emitter reguliert, um die jeweils gewünschte Farbe zu erzeugen. Die PWM-Signale werden üblicherweise von einem Mikrocontroller generiert und steuern die Treiber der Rot-, Grün- und Blaukanäle.

Das Programmieren eines Dimmer-Controllers, der die benötigten Farbänderungen ohne unerwünschte Nebeneffekte generiert, ist für manchen Entwickler eine echte Herausforderung. Denn die Dimmrate für jeden Kanal muss so gesteuert werden, dass sie der Nutzer als fließend wahrnimmt – also ohne sichtbare Dimmstufen. Beim Übergang von einer Farbe zu einer anderen sollten während des Vorgangs außerdem keine unerwünschten Farbverfälschungen auftreten. Selbst ein zu schwaches PWM-Dimmsignal kann unerwünschtes Flackern verursachen, das direkt sichtbar ist oder, bei nicht direkter Sichtbarkeit, vom Betrachter aufgrund der natürlichen Reflexbewegungen des menschlichen Auges dennoch wahrgenommen wird. Dies ist deshalb so wichtig, weil sowohl direkt sichtbares als auch unsichtbares Flackern bei manchen Personen Kopfschmerzen, Ermüdungserscheinungen oder andere neurologische Reaktionen auslöst.

Der Entwickler einer LED-Beleuchtung kann für die RGB-Dimmsteuerung einen eigenen Programmcode er­stellen. Alternativ kann er, sofern ­verfügbar, einen passenden Beispiel-Code vom Mikrocontrollerhersteller oder einem Drittanbieter verwenden und anpassen. Sowohl das Schreiben als auch das Anpassen des Programmiercodes kann den Zeitaufwand und die Kosten des Projekts erheblich steigern.