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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Helligkeit in Abhängigkeit von Strom


Autor: AVR-User (Gast)
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Hallo zusammen,

ich steuer mit einem kleinen ATTiny eine RGB LED über Vorwiderstand und 
PWM an. Nun musste ich aber feststellen, dass die optische wahrgenommene 
Helligkeit nicht linear mit dem Strom bzw. Tastverhältnis zunimmt. Es 
scheint als wäre der Verlauf logarithmisch (bei kleinem 
Tastverhältnis(bzw. Strom) -> große Helligkeitsänderung, hohes 
Tastverhältnis (bzw. Strom) -> kleine Helligkeitsänderung). Kann das 
jemand bestätigen? Gibt es für LEDs allgemein gültige Diagramme 
(wahrgenomenne Helligkeit <-> Strom) oder sind die von LED zu LED 
verschieden? Mir würde ein grobe Annahme ausreichen.

Gruß

Autor: Jochen S. (jochen_s)
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So wie du deine Schaltung beschreibst, betreibst du die LED nicht 
Stromgesteuert sondern Spannungsgesteuert und da ist es logisch, das die 
Helligkeit nicht linear zum Tastverhältniss ist.

Autor: Zacc (Gast)
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Die optisch wahrgenommene Helligkeit ist in der Tat logarithmisch. Das 
ist eine Eigenschft unseres Auges. Davon kann man sofort ableiten, dass 
die weitverbreiteten 20mA uebertrieben sind, und man aus Stromspar- und 
Lebensdauergruenden besser 2mA verwendet.

Autor: AVR-User (Gast)
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Ja ich habe keine Stromregelung. Aber ich denke durch 50% PWM habe ich 
auch 50% Strom, da: 50% der Zeit Nennstrom -> 50% kein Strom -> im 
Mittel 50% Strom. Aber vielleicht liege ich auch falsch. PWM Frequenz 
ist 50Hz.

Autor: AVR-User (Gast)
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@Zacc
Gibts dazu auch nähere Informationen bzw. anschauliche Kurven die ich 
als Basis zur Linarisierung verwenden kann?

Autor: pumpkin (Gast)
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Autor: Sven Johannes (svenj)
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Moin...

Oha, das wird komplexer:

Die erzeugte Lichtmenge ist fast linear mit dem Strom de durch die LED 
fließt. Gilt nicht in jedem Arbeitspunkt, aber doch in weiten Teilen.

Das der Zusammenhang Strom-Spannung NICHT linear ist weißt du 
offensichtlich.

In grober Näherung ist das Helligkeitempfinden des menschlichen Auges 
tatsächlich logarithmisch, deine Beobabachtung ist somit richtig. Gilt 
aber in dieser reinen Form nur für linear geregelte LED und eigentlich 
nur für natürliches Licht. Die einzelnen Farben von LED haben u.U. 
verschiedene Reaktionen im Auge zur Folge.
PWM moduliertes Licht ist eine eigene Wissenschaft was die Wahrnehmung 
angeht. Das Talbot-Plateausche Gesetz beschreibt diese Zusammenhänge, 
dazu sind aber dicke Bretter zu bohren was Wahrnehmung und menschliche 
Anatomie angeht.

Geht es dir nur um einen gleichmäßigen Farbverlauf benutze einen log. 
Ansatz und drehe solange an den Parametern bis dir (per Auge) die Sache 
gleichmäßig vorkommt; völlig egal ob linear oder PWM.
Wenn du gezielt eine Farbe erzeugen willst ist addiditve Lichtmischung 
dein Suchbegriff und beide Methoden werden beliebig elend in der 
Anwendung.

--
 SJ

Autor: Florian (Gast)
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Ja gibt es.
Bei Wikipedia gibt es da gute Informationen die man eigentlich nur guten 
Büchern findet.
Grundsätzlich:
Weber-Fechner-Gesetz
Stevens Power Law

Eine logarithmnische Funktion beschreibt den Zusammenhang messbare 
Helligkeit <-> Wahrgenommene Heligkeit. Die Messbare Helligkeit ist fast 
linear zum Strom.
Die Formel für diesen Zusammenhang ist: E=A*R^a
E: Empfundene Helligkeit
A: Normierungsfaktor für die Art des Reizes, Licht=0,015 (andere Reize 
sind Druck, Temperatur, usw)
R: messbarer Reiz, also bei Licht LUX
a: Eigenschaft des Reizes (Licht, Temperatur, usw) speziell hier wird 
unterschieden Licht, dann Quellenart, Punktquelle, Flächenquelle. Bei 
LED kannst du punktförmig annehmen also a=0,33

Plotte dier doch mit Excel kurz eine Tabelle x Achse = R also LUX
Reale LUX Werte wären bei den LEDs von 0 - 500 in einem Abstand von 10 
cm, das weiss ich weil das Thema kurz vorher behandelt hatte.

Gruß
Flo

Autor: AVR-User (Gast)
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Konkret gehts zunächst mal darum, eine fabige LED linear zu dimmen. 
Dabei soll zunächst die Farbe egal sein (außer die Farben unterscheiden 
sich hier deutlich im Kurvenverlauf). Damit wollte ich eigentlich die 
Methode "solange versuchen bis es irgendie passt" vermeiden.

Gruß und Danke

Autor: AVR-User (Gast)
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@Florian

Danke. Werde ich heute Abend gleich mal testen.

Autor: Florian (Gast)
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Hier sind mal 2 Auszüge meiner Arbeit

Autor: Florian (Gast)
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und 2

Autor: AVR-User (Gast)
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So hab es nun implementiert. Scheint nach den ersten Test gut zu 
funktionieren. Auch die Farbmischung scheint jetzt ausgewogener zu sein.

Gruß

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Autor: AVR-User (Gast)
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Berücksichtigt HSV etwa den logarithmischen Verlauf?

Autor: Hagen Re (hagen)
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nein, aber das korrekte Mischungsverhältnis der 3 Grundfarben 
untereinander.

Gruß hagen

Autor: AVR-User (Gast)
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Ok gut. Habe sowieso HSV und die logarithmische Anpassung (über 
Interpolation) kombiniert :)

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