Ominaisuus RGB LEDille

Väriään vaihtava taustavalo näyttää upealta. Sitä käytetään esineiden mainostamiseen, arkkitehtonisten esineiden koristevalaistukseen, erilaisten esitysten ja yleisötilaisuuksien aikana. Yksi tapa toteuttaa tällainen taustavalo on käyttää kolmivärisiä LED-valoja.

Mikä on RGB LED

Tavallisissa valoa emittoivissa puolijohdelaitteissa on yksi p-n-liitos yhdessä paketissa tai ne ovat matriisi useista identtisistä liitoksista (COB-tekniikkaa). Näin voit saada yhden hehkuvärin kullakin ajanhetkellä - suoraan pääkantajien rekombinaatiosta tai fosforin toissijaisesta hehkusta. Toinen tekniikka antoi kehittäjille runsaasti mahdollisuuksia hehkun värin valinnassa, mutta laite ei voi muuttaa säteilyn väriä käytön aikana.

RGB-LED sisältää kolme p-n-liitosta eri hehkuväreillä yhdessä paketissa:

• punainen (punainen);
• vihreä (vihreä);
• sininen.

Jokaisen värin englanninkielisten nimien lyhenne antoi nimen tälle LED-tyypille.

RGB-diodien tyypit

Kolmiväriset LEDit jaetaan kolmeen tyyppiin kotelon sisällä olevien kiteiden yhdistämismenetelmän mukaan:

• yhteisellä anodilla (sillä on 4 lähtöä);
• yhteisellä katodilla (sillä on 4 lähtöä);
• erillisillä elementeillä (on 6 johtopäätöstä).

Kolmiväristen LEDien suoritustyypit.

Laitteen ohjaustapa riippuu LED-valon versiosta.

Linssin tyypin mukaan LEDit ovat:

• läpinäkyvä linssi;
• himmeällä linssillä.

Kirkkaat linssin RGB-elementit saattavat vaatia lisää valonhajottimia sekoitettujen sävyjen saavuttamiseksi. Muuten yksittäisiä värikomponentteja voi näkyä.

Lue myös

Yksityiskohtainen kuvaus LEDien ominaisuuksista ja tyypeistä

 

Toimintaperiaate

RGB-LED-valojen toimintaperiaate perustuu värien sekoittamiseen. Yhden, kahden tai kolmen elementin ohjattu sytytys mahdollistaa erilaisen hehkun.

Erillinen värisekoituspaletti.

Kiteiden yksitellen kytkeminen päälle antaa kolme vastaavaa väriä. Pareittainen sisällyttäminen mahdollistaa hehkun saavuttamisen:

• punainen + vihreä p-n-liitokset antavat lopulta keltaisen;
• sininen + vihreä sekoitettuna antaa turkoosia;
• punainen + sininen tekevät violetista.

Kaikkien kolmen elementin sisällyttäminen antaa sinun saada valkoisen.

Paljon enemmän mahdollisuuksia antaa sekoittamalla värejä eri suhteissa. Tämä voidaan tehdä säätämällä erikseen kunkin kiteen hehkun kirkkautta. Tätä varten sinun on säädettävä erikseen LEDien läpi kulkeva virta.

Värien sekoituspaletti eri suhteissa

Lue myös

LEDin laite ja toimintaperiaate

 

RGB LED-ohjaus ja kytkentäkaavio

RGB-LEDiä ohjataan samalla tavalla kuin perinteistä LEDiä – syöttämällä suora anodi-katodijännite ja luomalla virta p-n-liitoksen kautta.Siksi on tarpeen kytkeä kolmivärinen elementti virtalähteeseen painolastivastusten kautta - jokainen kide oman vastuksensa kautta. Laskea se voi tapahtua elementin nimellisvirran ja käyttöjännitteen kautta.

Jopa samaan pakkaukseen yhdistettynä eri kiteillä voi olla erilaiset parametrit, joten niitä ei voi kytkeä rinnakkain.

Tyypilliset ominaisuudet pienitehoiselle kolmivärilaitteelle, jonka halkaisija on 5 mm, on esitetty taulukossa.

Ilmeisesti punaisella kiteellä on eteenpäin suunnattu jännite, joka on puolet kahdesta muusta. Elementtien rinnakkainen sisällyttäminen johtaa hehkun erilaiseen kirkkauteen tai yhden tai kaikkien p-n-liitosten epäonnistumiseen.

Pysyvästi kytkettynä virtalähteeseen ei anna sinun käyttää kaikkia RGB-elementin ominaisuuksia. Staattisessa tilassa kolmivärinen laite suorittaa vain yksivärisen toiminnot, mutta maksaa paljon enemmän kuin perinteinen LED. Siksi dynaaminen tila on paljon mielenkiintoisempi, jossa hehkun väriä voidaan ohjata. Tämä tehdään mikro-ohjaimen kautta. Sen lähdöt tarjoavat useimmissa tapauksissa 20 mA:n lähtövirran, mutta tämä on ilmoitettava joka kerta tietolomakkeessa. Liitä LED lähtöportteihin virtaa rajoittavan vastuksen kautta. Kompromissivaihtoehto, kun mikropiiriä syötetään 5 V:stä, on 220 ohmin vastus.

RGB-elementtien liittäminen mikro-ohjaimen lähtöihin.

Elementtejä, joissa on yhteiset katodit, ohjataan käyttämällä loogista yksikköä lähtöön, yhteisillä anodilla - looginen nolla. Ohjaussignaalin napaisuuden vaihtaminen ohjelmallisesti ei ole vaikeaa. LED erillisillä lähdöillä voi olla kytkeä ja hoitaa millään tavalla.

Jos mikro-ohjaimen lähtöjä ei ole suunniteltu LEDin nimellisvirralle, LED on kytkettävä transistorikytkimien kautta.

LEDin kytkeminen transistorikytkimien kautta.

Näissä piireissä molemmat LED-tyypit syttyvät kohdistamalla positiivinen taso avaintuloihin.

Mainittiin, että hehkun kirkkautta säädetään muuttamalla virtaa valoa emittoivan elementin läpi. Mikrokontrollerin digitaaliset lähdöt eivät voi suoraan ohjata virtaa, koska niillä on kaksi tilaa - korkea (vastaa syöttöjännitettä) ja matala (vastaa nollajännitettä). Väliasentoja ei ole, joten virran säätämiseen käytetään muita tapoja. Esimerkiksi ohjaussignaalin pulssinleveysmodulaation (PWM) menetelmä. Sen olemus on siinä, että LEDiin ei kohdisteta vakiojännitettä, vaan tietyn taajuuden pulsseja. Mikrokontrolleri muuttaa ohjelman mukaisesti pulssin ja tauon suhdetta. Tämä muuttaa keskimääräistä jännitettä ja keskimääräistä virtaa LEDin läpi vakiojänniteamplitudilla.

Keskimääräisen jännitteen ja virran säätö PWM:n avulla.

On olemassa erikoissäätimiä, jotka on suunniteltu erityisesti ohjaamaan kolmiväristen LEDien hehkua. Ne myydään valmiin laitteen muodossa. He käyttävät myös PWM-menetelmää.

Teollinen ohjain hehkun värin säätämiseen.

Sokka irti

LED-liitin, jossa yhteinen anodi tai katodi.

Jos on uusi juottamaton LED, pinout voidaan määrittää visuaalisesti. Kaikissa liitännöissä (yhteinen anodi tai yhteinen katodi) kaikkiin kolmeen elementtiin kytketyllä johdolla on pisin pituus.Jos käännät koteloa niin, että pitkä jalka on vasemmalla puolella, sen vasemmalla puolella on "punainen" ulostulo ja oikealla puolella - ensin "vihreä", sitten "sininen". Jos LED oli jo käytössä, sen lähtöjä voidaan lyhentää mielivaltaisesti, ja sinun on turvauduttava muihin menetelmiin pinoutin määrittämiseksi:

1. Voit määrittää yhteisen johdon kanssa yleismittari. Laite on kytkettävä päälle dioditestaustilassa ja kytkettävä laitteen puristimet aiottuun yhteiseen jalkaan ja mihin tahansa muuhun, ja muutettava sitten liitännän napaisuutta (kuten tavallisessa puolijohdeliitoksen testissä). Jos odotettu yhteinen lähtö määritetään oikein, niin (kaikilla kolmella huollettavalla elementillä) testeri näyttää äärettömän resistanssin yhteen suuntaan ja rajallisen vastuksen toiseen (tarkka arvo riippuu LED-tyypistä). Jos molemmissa tapauksissa testerin näytöllä on avoin signaali, lähtö on valittu väärin ja testi on toistettava toisella jalalla. Saattaa osoittautua, että yleismittarin testijännite riittää kiteen sytyttämiseen. Tässä tapauksessa voit lisäksi varmistaa pinoutin oikeellisuuden p-n-liitoksen hehkun värillä.
2. Toinen tapa on syöttää virtaa tarkoitettuun yhteiseen liittimeen ja mihin tahansa muuhun LEDin haaraan. Jos yhteinen piste on valittu oikein, tämä voidaan varmistaa kiteen hehkulla.

Tärkeä! Virtalähteellä tarkistettaessa jännite on nostettava tasaisesti nollasta eikä ylitä arvoa 3,5-4 V. Jos säädettävää lähdettä ei ole, voit kytkeä LEDin tasajännitelähtöön virranrajoittimen kautta. vastus.

LEDeillä, joissa on erilliset nastat, pinoutin määritelmä pienenee napaisuuden selvennys ja kiteiden järjestely värin mukaan.Tämä voidaan tehdä myös yllä olevilla menetelmillä.

On hyödyllistä tietää:

RGB-LED-valojen plussat ja miinukset

RGB-LEDillä on kaikki puolijohde-valoa lähettävien elementtien edut. Nämä ovat alhaiset kustannukset, korkea energiatehokkuus, pitkä käyttöikä jne. Kolmiväristen LEDien erottuva etu on kyky saada lähes mikä tahansa hehkun sävy yksinkertaisella tavalla ja edulliseen hintaan sekä värien vaihtaminen dynamiikassa.

RGB-LED-valojen suurin haitta on mahdottomuus saada puhdasta valkoista sekoittamalla kolmea väriä. Tämä vaatii seitsemän sävyä (esimerkki on sateenkaari - sen seitsemän väriä ovat seurausta käänteisestä prosessista: näkyvän valon hajoamisesta komponenteiksi). Tämä asettaa rajoituksia kolmiväristen lamppujen käytölle valaisinelementteinä. Tämän epämiellyttävän ominaisuuden kompensoimiseksi käytetään RGBW-periaatetta LED-nauhojen luomisessa. Jokaiselle kolmiväriselle LED-valolle on asennettu yksi valkoinen hehkuelementti (loisteaineen vuoksi). Mutta tällaisen valaisinlaitteen hinta nousee huomattavasti. Saatavilla on myös RGBW-LEDit. Koteloon on asennettu neljä kristallia - kolme alkuperäisten värien saamiseksi, neljäs - valkoisen saamiseksi, se säteilee valoa fosforin ansiosta.

Kytkentäkaavio RGBW-versiolle lisäkoskettimella.

Elinikä

Kolmen kiteen laitteen toiminta-aika määräytyy lyhytikäisimmän elementin vikojen välisen ajan mukaan. Tässä tapauksessa se on suunnilleen sama kaikille kolmelle p-n-liitokselle. Valmistajat väittävät RGB-elementtien käyttöiän olevan 25 000-30 000 tuntia. Mutta tätä lukua on käsiteltävä varoen.Ilmoitettu käyttöikä vastaa jatkuvaa käyttöä 3-4 vuotta. On epätodennäköistä, että kukaan valmistajista olisi suorittanut käyttöikätestejä (ja jopa erilaisissa lämpö- ja sähkötiloissa) näin pitkän ajan. Tänä aikana ilmaantuu uusia teknologioita, testit on aloitettava alusta - ja niin edelleen loputtomiin. Takuuaika on paljon informatiivisempi. Ja se on 10 000-15 000 tuntia. Kaikki seuraava on parhaimmillaan matemaattista mallintamista, pahimmillaan alaston markkinointia. Ongelmana on, että tavallisille halvoille LEDeille ei yleensä ole valmistajan takuutietoja. Mutta voit keskittyä 10 000-15 000 tuntiin ja pitää mielessä suunnilleen saman määrän. Ja sitten luota vain tuuriin. Ja vielä yksi asia - käyttöikä on erittäin riippuvainen lämpöjärjestelmästä käytön aikana. Siksi sama elementti eri olosuhteissa kestää eri aikoja. LED-valon käyttöiän pidentämiseksi on kiinnitettävä huomiota lämmönpoistoon, älä unohda lämpöpatterit ja luo olosuhteet luonnolliselle ilmankierrolle ja joissakin tapauksissa turvaudutaan pakkotuuletukseen.

Mutta jopa alennetut käyttöajat ovat useita vuosia (koska LED ei toimi ilman taukoja). Siksi kolmiväristen LEDien ulkonäkö antaa suunnittelijoille mahdollisuuden käyttää laajasti puolijohdelaitteita ideoissaan ja insinöörien toteuttaa nämä ideat "laitteistossa".