Caracteristica LED-ului RGB
Lumina de fundal care își schimbă culoarea arată spectaculos. Este folosit pentru obiecte publicitare, iluminat decorativ al obiectelor de arhitectura, in cadrul diverselor spectacole si evenimente publice. O modalitate de a implementa o astfel de iluminare de fundal este utilizarea LED-urilor tricolore.
Ce este LED-ul RGB
Dispozitivele semiconductoare obișnuite care emit lumină au o joncțiune p-n într-un singur pachet sau sunt o matrice a mai multor joncțiuni identice (Tehnologia COB). Acest lucru vă permite să obțineți o culoare strălucitoare în fiecare moment de timp - direct din recombinarea purtătorilor principali sau din strălucirea secundară a fosforului. A doua tehnologie a oferit dezvoltatorilor oportunități ample în alegerea culorii strălucirii, dar dispozitivul nu poate schimba culoarea radiației în timpul funcționării.
LED-ul RGB conține trei joncțiuni p-n cu diferite culori strălucitoare într-un singur pachet:
- roșu (roșu);
- verde (verde);
- albastru.
Abrevierea numelor engleze ale fiecărei culori a dat denumirea acestui tip de LED.
Tipuri de diode RGB
LED-urile cu trei culori sunt împărțite în trei tipuri în funcție de metoda de conectare a cristalelor din interiorul carcasei:
- cu un anod comun (au 4 ieșiri);
- cu catod comun (au 4 iesiri);
- cu elemente separate (au 6 concluzii).
Modul în care este controlat dispozitivul depinde de versiunea LED-ului.
În funcție de tipul de lentilă, LED-urile sunt:
- cu lentila transparenta;
- cu lentilă mată.
Elementele RGB ale lentilelor clare pot necesita difuzoare de lumină suplimentare pentru a obține nuanțe mixte. În caz contrar, componentele individuale de culoare pot fi vizibile.
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al LED-urilor RGB se bazează pe amestecarea culorilor. Aprinderea controlată a unuia, două sau trei elemente vă permite să obțineți o strălucire diferită.
Pornirea cristalelor individual dă cele trei culori corespunzătoare. Includerea în perechi vă permite să obțineți o strălucire:
- joncțiunile p-n roșu + verde vor da în cele din urmă galben;
- albastru + verde atunci când este amestecat dă turcoaz;
- roșu + albastru fac violet.
Includerea tuturor celor trei elemente vă permite să obțineți alb.
Mult mai multe posibilități sunt date prin amestecarea culorilor în diferite proporții. Acest lucru se poate face controlând separat luminozitatea strălucirii fiecărui cristal. Pentru a face acest lucru, trebuie să ajustați individual curentul care curge prin LED-uri.
Control LED RGB și diagramă de cablare
LED-ul RGB este controlat în același mod ca un LED convențional - prin aplicarea unei tensiuni anod-catod directe și crearea unui curent prin joncțiunea p-n.Prin urmare, este necesar să conectați un element tricolor la o sursă de alimentare prin rezistențe de balast - fiecare cristal prin propriul rezistor. calculati poate fi prin curentul nominal al elementului și tensiunea de funcționare.
Chiar și atunci când sunt combinate în același pachet, cristalele diferite pot avea parametri diferiți, astfel încât nu pot fi conectate în paralel.
Caracteristicile tipice pentru un dispozitiv cu trei culori de putere redusă cu un diametru de 5 mm sunt prezentate în tabel.
| Roșu (R) | verde (G) | Albastru (B) | |
| Tensiune maximă directă, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Curent nominal, mA | 20 | 20 | 20 |
Evident, cristalul roșu are o tensiune directă care este jumătate din cea a celorlalte două. Includerea în paralel a elementelor va duce la o luminozitate diferită a strălucirii sau la defecțiunea uneia sau a tuturor joncțiunilor p-n.
Conectat permanent la o sursă de alimentare nu vă permite să utilizați toate capabilitățile elementului RGB. În modul static, un dispozitiv cu trei culori îndeplinește doar funcțiile unuia monocrom, dar costă mult mai mult decât un LED convențional. Prin urmare, modul dinamic este mult mai interesant, în care culoarea strălucirii poate fi controlată. Acest lucru se face printr-un microcontroler. Ieșirile sale oferă în majoritatea cazurilor un curent de ieșire de 20 mA, dar acest lucru trebuie specificat în fișa de date de fiecare dată. Conectați LED-ul la porturile de ieșire printr-un rezistor de limitare a curentului. O opțiune de compromis atunci când alimentați microcircuitul de la 5 V este o rezistență de 220 ohmi.
Elementele cu catozi comuni sunt controlate prin aplicarea unei unități logice la ieșire, cu anozi comuni - un zero logic. Nu este dificil să schimbi polaritatea semnalului de control în mod programatic. LED cu ieșiri separate pot fi conectați și gestionați în orice fel.
Dacă ieșirile microcontrolerului nu sunt proiectate pentru curentul nominal al LED-ului, LED-ul trebuie conectat prin comutatoare cu tranzistori.
În aceste circuite, ambele tipuri de LED-uri sunt aprinse prin aplicarea unui nivel pozitiv la intrările cheie.
S-a menționat că luminozitatea strălucirii este controlată prin schimbarea curentului prin elementul emițător de lumină. Ieșirile digitale ale microcontrolerului nu pot controla direct curentul, deoarece au două stări - înaltă (corespunzătoare tensiunii de alimentare) și scăzută (corespunzând tensiunii zero). Nu există poziții intermediare, așa că sunt folosite alte moduri pentru a regla curentul. De exemplu, metoda de modulare a lățimii impulsului (PWM) a semnalului de control. Esența sa constă în faptul că LED-ului nu i se aplică o tensiune constantă, ci impulsuri de o anumită frecvență. Microcontrolerul, în conformitate cu programul, modifică raportul dintre puls și pauză. Aceasta modifică tensiunea medie și curentul mediu prin LED la o amplitudine de tensiune constantă.
Există controlere specializate concepute special pentru a controla strălucirea LED-urilor în trei culori. Ele sunt vândute sub forma unui dispozitiv finit. De asemenea, folosesc metoda PWM.
Pinout
Dacă există un LED nou, nelipit, atunci pinout-ul poate fi determinat vizual. Pentru orice tip de conexiune (anod comun sau catod comun), cablul conectat la toate cele trei elemente are cea mai mare lungime.Dacă întoarceți carcasa astfel încât piciorul lung să fie pe partea stângă, atunci în stânga acestuia va fi o ieșire „roșu”, iar în partea dreaptă - mai întâi „verde”, apoi „albastru”. Dacă LED-ul era deja în uz, ieșirile sale ar putea fi scurtate în mod arbitrar și va trebui să recurgeți la alte metode pentru a determina pinout:
- Puteți defini un fir comun cu multimetrul. Este necesar să porniți dispozitivul în modul de testare a diodelor și să conectați clemele dispozitivului la piciorul comun dorit și la oricare altul, apoi schimbați polaritatea conexiunii (ca în testul obișnuit al unei joncțiuni semiconductoare). Dacă ieșirea comună așteptată este determinată corect, atunci (cu toate cele trei elemente utile) testerul va afișa rezistență infinită într-o direcție și rezistență finită în cealaltă (valoarea exactă depinde de tipul de LED). Dacă în ambele cazuri există un semnal deschis pe afișajul testerului, atunci ieșirea este selectată incorect, iar testul trebuie repetat cu celălalt picior. Se poate dovedi că tensiunea de testare a multimetrului este suficientă pentru a aprinde cristalul. În acest caz, puteți verifica suplimentar corectitudinea pinout-ului prin culoarea strălucirii joncțiunii p-n.
- O altă modalitate este să aplicați putere la terminalul comun dorit și la orice alt picior al LED-ului. Dacă punctul comun este ales corect, acest lucru poate fi verificat prin strălucirea cristalului.
Important! Când verificați cu o sursă de alimentare, este necesar să creșteți fără probleme tensiunea de la zero și să nu depășiți valoarea de 3,5-4 V. Dacă nu există o sursă reglată, puteți conecta LED-ul la ieșirea de tensiune DC printr-o limitare de curent. rezistor.
Pentru LED-urile cu pini separați, definiția pinout-ului se reduce la clarificarea polarității si aranjarea cristalelor dupa culoare.Acest lucru se poate face și folosind metodele de mai sus.
Va fi util să știți:
Avantaje și dezavantaje ale LED-urilor RGB
LED-urile RGB au toate avantajele pe care le au elementele emițătoare de lumină semiconductoare. Acestea sunt costuri reduse, eficiență energetică ridicată, durată lungă de viață etc. Un avantaj distinctiv al LED-urilor cu trei culori este capacitatea de a obține aproape orice nuanță de strălucire într-un mod simplu și la un preț mic, precum și schimbarea culorilor în dinamică.
Principalul dezavantaj al LED-urilor RGB este imposibilitatea de a obține alb pur prin amestecarea a trei culori. Acest lucru va necesita șapte nuanțe (un exemplu este curcubeul - cele șapte culori ale sale sunt rezultatul procesului invers: descompunerea luminii vizibile în componente). Acest lucru impune restricții privind utilizarea lămpilor în trei culori ca elemente de iluminare. Pentru a compensa oarecum această caracteristică neplăcută, principiul RGBW este utilizat la crearea benzilor LED. Pentru fiecare LED cu trei culori este instalat un element strălucitor alb (datorită fosforului). Dar costul unui astfel de dispozitiv de iluminat crește considerabil. Sunt disponibile și LED-uri RGBW. Au instalate patru cristale în carcasă - trei pentru a obține culorile originale, al patrulea - pentru a obține alb, emite lumină datorită fosforului.
Durata de viață
Perioada de funcționare a unui dispozitiv de trei cristale este determinată de timpul dintre defecțiunile celui mai scurt element. În acest caz, este aproximativ același pentru toate cele trei joncțiuni p-n. Producătorii susțin durata de viață a elementelor RGB la nivelul de 25.000-30.000 de ore. Dar această cifră trebuie tratată cu prudență.Durata de viață declarată este echivalentă cu funcționarea continuă timp de 3-4 ani. Este puțin probabil ca vreunul dintre producători să fi efectuat teste de viață (și chiar în diferite moduri termice și electrice) pentru o perioadă atât de lungă. În acest timp, apar noi tehnologii, testele trebuie reluate - și așa mai departe la infinit. Perioada de garanție de funcționare este mult mai informativă. Și sunt 10.000-15.000 de ore. Tot ce urmează este, în cel mai bun caz, modelare matematică, în cel mai rău caz, marketing nu. Problema este că, de obicei, nu există informații despre garanția producătorului pentru LED-urile obișnuite ieftine. Dar te poți concentra pe 10.000-15.000 de ore și ține cont de aproximativ aceeași cantitate. Și apoi te bazezi doar pe noroc. Și încă un lucru - durata de viață depinde foarte mult de regimul termic în timpul funcționării. Prin urmare, același element în condiții diferite va dura timpuri diferite. Pentru a prelungi durata de viață a LED-ului, trebuie să fiți atenți la problema disipării căldurii, să nu neglijați caloriferele și să creați condiții pentru circulația naturală a aerului și, în unele cazuri, să apelați la ventilație forțată.
Dar chiar și termenele reduse sunt de câțiva ani de funcționare (pentru că LED-ul nu va funcționa fără pauze). Prin urmare, apariția LED-urilor în trei culori le permite designerilor să folosească pe scară largă dispozitivele semiconductoare în ideile lor, iar inginerilor să implementeze aceste idei „în hardware”.
