Öka strömmen linjärt i en LED, hur uppfattar ögat det?

[4kTRB]

Om jag ökar strömmen linjärt från säg 1mA till 20mA genom
en lysdiod kommer jag då uppfatta att ljusintensiteten ökar
linjärt? Eller ska jag öka strömmen logaritmiskt för att få känslan
av att det är linjärt? Eller ska jag öka efter någon annan kurva?

[niklo]

blev själv lite nyfiken och tittade på lumileds högeffekts-LEDs, https://www1.elfa.se/data1/wwwroot/webr ... 511149.pdf
och i den kan man se att förhållandet (som jag tolkar det) ström och ljusflöde(luminous flux) är nära linjärt.
enligt uppgift ska luminous flux vara anpassad till ögats uppfattning av ljusstyrka.

[baron3d]

Min erfarenhet är att ögat reagerar logaritmiskt.
Gjorde en 4xRGB PWM åt en kompis. Kunde inte använda linjär PWM. Programmet fick i stället PWMa olinjärt så att den första nivån var mindre 1 tusen del av den högsta på en 256 stegs skala.

[Mindmapper]

Har uppfattningen att det inte är linjärt. Har provat på en del lågeffektare, men vet inte om det är samma på effekt LED. Men tror inte riktigt att det är logaritmiskt heller.

Sedan så blir det väl anorlunda om du PWM-ar eller ökar strömmen analogt. Fattade i varje fall det som att det var analogt du var intresserad av. Och då blir det ju lite trixigare att kompensera för.

[bearing]

Om man rampar linjärt kommer det se ut som att ljusstyrkan ökar snabbt i början och långsamt i slutet.

[xxargs]

Ögat arbetar med 10-log - så fixar du en 10-log-tabell/konvertering för _strömmen_ genom dioden från inmatat värde så får du en upplevd linjär koppling av inmatad värde och upplevd ljusstyrka i dioden - och du kommer att upptäcka att en lösning med tex. 8-bitars DAC är lite för litet i omfång om man vill har mjuk glidande styrning från svagaste glöden till max styrka.

[4kTRB]

Strömmen ska öka i 16 steg, 1.25 mA strömökning i varje steg upp till 20mA.
Styrningen ska ske från ett Java-program så det är inga problem
att få till vilken kurva jag än önskar.

[E85]

Jag tycker det låter som ett jätteproblem att få till vilken kurva du önskar om du har 16 fasta steg att välja mellan. Det kommer att blinka väldigt när du ändrar styrka och om du vill ha en annan kurva än linjär måste ju vissa steg ha samma värde.

[bearing]

Om strömstegen redan är satta till 1.25 mA går det inte att göra så mjukt.

För att stegen ska se linjära ut måste faktorn mellan varje steg vara samma. Det går att räkna ut:

Istart * x^n = Islut

där x är faktorn och n är antalet steg
Lösningen för X är:
x=(Islut/Istart)^(1/n)

Med 16 steg, startström 0.5 mA och slutström 20 mA blir lösningen:
x=(20/0.5)^(1/16)=1.26

vilket betyder att 0.5*1.26^16 = 20

Stegen:

Kod: Markera allt

1	0.5mA
2	0.63mA
3	0.79mA
...
15	15.9mA
16	20mA

26% råkar vara samma skillnad som det är mellan en tredjedels stopp på en fotokamera. Det är alltså samma sak som 2^(1/3). Skillnaden mellan varje steg syns, men den är inte så abrupt som skillnaden mellan 1.25 och 2.5 är.

[xxargs]

Problemet är att 20mA/0.5mA ger bara 40 ggr i förhållande mellan mörkast och ljusaste läget, och med 10*log10(40) = 16.2 dB förhållande. Om 10 dB förändring anses ger halvering/dubblering av den upplevda ljusstyrkan så blir den upplevda reglerområdet inte så stort.

Med 16 steg och 1.25 mA per steg så blir reglerområdet bara 12 dB varav första steget mellan 1.25 till 2.5 mA ger 3 dB förändring och sista steget mellan 18.75mA och 20 mA bara ger 0.28 dB förändring.

dvs. första steget mellan 1.25 - 2.5 mA ger lika mycket upplevd ljusstyrkeförändring som hoppet mellan steg 8 och 16 mot 20 mA ger i upplevd ljusstyrkeändring .

Hade man en 256-stegs DAC/PWM med 0.078 mA som steglängd så hade man i allafall fått 24 dB i ljusomfång, vilket är bättre kontrast än området mellan det svarta till det helvita på en högkontrast S/V fotografi (som brukar ligga på ca 16 dB då det reflekterar ca 4% ljus på skyddslagret ovanför även på den svartaste delen i fotot) - sedan att det stegar tydligt vid dom lägsta lysvärdet pga. att DAC stegar linjär och inte logaritmisk, som bearing skriver om, är en annan sak.

Den här effekten med stegning ser man på många nallars bakgrundbelysning när dom tonar ned då det går mjuk och smidigt tills dom sista stegen som är ganska tydliga i stegning innan det släcks helt.

[bearing]

Ja, jag håller med. Om startströmmen minskas ökar ju omfånget, men samtidigt blir skillnaden mellan varje steg mer märkbar. 0.5mA tog jag bara ur luften.

Fotokameror kan fånga ungefär 12 stopp / 36 dB, så ungefär den upplösningen krävs nog för att få mjuk dimning.

[4kTRB]

Inspirerad av svaren här har jag tagit reda på lite grundfakta.

En lysdiod avger en ljuseffekt som är ganska linjär med strömmen genom den.
Strömstyrning är alltså en väldigt fördelaktig form av kontroll.

Sedan kräver ögat olika ljuseffekt vid olika våglängd för att styrkan ska uppfattas
lika. Om en grön lysdiod lyser med 1.5mW så måste en röd lysa med 15mW för att
de ska upplevas som lika intensiva.

Det verkar alltså (av det jag läst) som om en dubblering av strömmen genom dioden
ger upphov till en motsvarande linjär höjning av intensitetskänslan.

Nu behöver det ju inte innebära att en dubblering av strömmen
är samma som en dubblering av ljuseffekten, kurvan kan ha flackare lutning än 1.

Det att tänka på är alltså att olika färg måste ges olika grad av strömökning.

Ögats känslighet mäts i lumen/watt. För grönt gäller 680 lumen/watt
och en grön diod som lyser med 1.5mW ger upphov till 1 lumen.
För rött gäller 70 lumen/W och en röd som lyser med 1.5mW ger 0.1 lumen.

[4kTRB]

Jag måste undersöka det här med praktiska data på ett par LED.

Frågan är hur nära sanningen jag är med bilden nedan?

Jag tycker jag borde tänkt rätt.

[4kTRB]

Det här skulle innbära att om den röda ges en ström på 22mA
så behöver den gröna inte mer än 3.2 mA. Läser man av kurvorna
så blir kvoten mellan intensiteterna ca: 7.5 ggr.

[4kTRB]

Hittade fakta om CIE-kurvan här...
http://en.wikipedia.org/wiki/Luminosity_function