Puls-Weiten-Modulation (PWM)

Ein Verfahren, das Philips entwickelt hat. Die LED wird dabei in schneller Folge an und ausgeschaltet. Aufgrund der Frequenz ist das An- und Ausschalten für das menschliche Auge nicht erkennbar. Werden jetzt die Ausschalt-Phasen gegenüber den Leucht-Phasen verlängert, erscheint das Licht der LED als dunkler.

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Viele elektrische Verbraucher können in ihrer Leistung reguliert werden, indem die Versorgungsspannung in weiten Bereichen verändert wird. Ein normaler Gleichstrommotor wird z. B. langsamer laufen, wenn er mit einer geringeren Spannung versorgt wird, bzw. schneller laufen, wenn er mit einer höheren Spannung versorgt wird.Die Fläche unter der Kurve (Bild: reine Spannungsregulierung) ist dabei ein direktes Maß für die Spannung, welche dem System zugeführt wird. Bei geringerer Spannung ist die Helligkeit geringer, bei höherer Spannung entsprechend heller.
Jedoch gibt es noch einen zweiten Weg, die dem System zugeführte Energie zu verringern. Anstatt die Spannung abzusenken, ist es auch möglich, die volle Versorgungsspannung über einen geringeren Zeitraum anzulegen.

LEDs werden nicht mit einer Spannung gedimmt, sondern mit dem Versorgungsstrom.

Da dieser Stromfluss aber im Normalfall mit einem Vorwiderstand eingestellt wird, ist durch das Ohm’sche Gesetz dieser Stromfluss bei konstantem Widerstand wieder direkt proportional zur Höhe der Versorgungsspannung.

Die Versorgungsspannung wird durch eine Taktung in der Summe reduziert. Die Taktung erfolgt mit etwa 100 Hertz (100 Takte pro Sekunde) mit PWM-Technik. Das bedeutet, dass die LED hundert Mal pro Sekunde ein- und ausgeschaltet wird. Üblicherweise erkennt das menschliche Auge bis zu 75 Lichtwechsel pro Sekunde. (Die sogenannte Flimmerverschmelzungsfrequenz liegt bei niedriger Lichtintensität bei 22-25 Herz, steigt aber mit zunehmender Lichtintensität und Flächenverteilung auf bis zu 80 Herz)Die Fläche unter den Rechtecken hat in diesem Fall dieselbe Größe wie die Fläche unter der Spannung V=, glättet man die Spannung also mit einem Kondensator, ergibt sich eine niedrigere konstante Spannung. Die Rechtecke sind zwar höher, aber dafür schmaler, die Flächen sind dieselben. Diese Lösung hat den Vorteil, dass keine Spannung geregelt werden muss, sondern der Verbraucher immer mit derselben maximalen Spannung versorgt wird.
Und genau das ist das Prinzip einer PWM. Durch die Abgabe von Pulsen wird die abgegebene Energiemenge gesteuert. Es ist wesentlich einfacher, eine geringere Gesamtspannung (Fläche unter Graph) mit einem definierten Puls-Pausen-Verhältnis zu erzeugen als eine Spannung zu variieren.
Außerdem bietet diese Option Vorteile in Gebäudemanagementsystemen, bei denen die Steuersignale über weit verzweigte Bussysteme zu den LED-Stromversorgungen gelangen: Ein PWM-Signal mit seinen deutlich unterscheidbaren Spannungspegeln lässt sich in solchen komplexen Umgebungen sicherer übertragen als ein Spannungs- oder Widerstandswert.