Raksturīgs RGB LED
Fona apgaismojums, kas maina krāsu, izskatās iespaidīgs. To izmanto reklāmas objektu, arhitektūras objektu dekoratīvajam apgaismojumam, dažādu izrāžu un publisku pasākumu laikā. Viens no veidiem, kā ieviest šādu fona apgaismojumu, ir izmantot trīskrāsu gaismas diodes.
Kas ir RGB LED
Parastajām gaismu izstarojošām pusvadītāju ierīcēm vienā iepakojumā ir viens p-n savienojums, vai arī tās ir vairāku identisku savienojumu matrica (COB tehnoloģija). Tas ļauj iegūt vienu mirdzuma krāsu katrā laika brīdī – tieši no galveno nesēju rekombinācijas vai no fosfora sekundārā mirdzuma. Otrā tehnoloģija sniedza izstrādātājiem plašas iespējas mirdzuma krāsas izvēlē, taču ierīce darbības laikā nevar mainīt starojuma krāsu.
RGB gaismas diode satur trīs p-n savienojumus ar dažādām mirdzēšanas krāsām vienā iepakojumā:
- sarkans (Sarkans);
- zaļš (Zaļš);
- zils.
Katras krāsas angļu valodas nosaukumu saīsinājums deva nosaukumu šāda veida LED.
RGB diožu veidi
Trīs krāsu gaismas diodes ir sadalītas trīs veidos atbilstoši kristālu savienošanas metodei korpusa iekšpusē:
- ar kopēju anodu (ir 4 izejas);
- ar kopīgu katodu (ir 4 izejas);
- ar atsevišķiem elementiem (ir 6 secinājumi).
Ierīces vadības veids ir atkarīgs no LED versijas.
Atkarībā no objektīva veida gaismas diodes ir:
- ar caurspīdīgu lēcu;
- ar matētu lēcu.
Skaidru objektīvu RGB elementiem var būt nepieciešami papildu gaismas izkliedētāji, lai iegūtu jauktas nokrāsas. Pretējā gadījumā var būt redzami atsevišķi krāsu komponenti.
Darbības princips
RGB gaismas diožu darbības princips ir balstīts uz krāsu sajaukšanu. Viena, divu vai trīs elementu kontrolēta aizdedze ļauj iegūt atšķirīgu mirdzumu.
Individuāli ieslēdzot kristālus, tiek iegūtas trīs atbilstošās krāsas. Pāru iekļaušana ļauj sasniegt mirdzumu:
- sarkans + zaļš p-n krustojumi galu galā dos dzeltenu;
- zils + zaļš sajaucot dod tirkīzu;
- sarkans + zils padara violetu.
Visu trīs elementu iekļaušana ļauj iegūt baltu.
Daudz plašākas iespējas dod krāsu sajaukšana dažādās proporcijās. To var izdarīt, atsevišķi kontrolējot katra kristāla mirdzuma spilgtumu. Lai to izdarītu, jums individuāli jāpielāgo strāva, kas plūst caur gaismas diodēm.
RGB LED vadības un elektroinstalācijas shēma
RGB gaismas diode tiek vadīta tāpat kā parastā LED – pieliekot tiešu anoda-katoda spriegumu un radot strāvu caur p-n pāreju.Tāpēc trīskrāsu elementu nepieciešams pieslēgt strāvas avotam caur balasta rezistoriem - katram kristālam caur savu rezistoru. Aprēķināt tas var būt caur elementa nominālo strāvu un darba spriegumu.
Pat apvienojot vienā iepakojumā, dažādiem kristāliem var būt dažādi parametri, tāpēc tos nevar savienot paralēli.
Tipiski raksturlielumi mazjaudas trīskrāsu ierīcei ar diametru 5 mm ir norādīti tabulā.
| Sarkans (R) | Zaļš (G) | zils (B) | |
| Maksimālais priekšējais spriegums, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Nominālā strāva, mA | 20 | 20 | 20 |
Acīmredzot sarkanajam kristālam ir priekšējais spriegums, kas ir uz pusi mazāks nekā pārējiem diviem. Elementu paralēla iekļaušana izraisīs atšķirīgu mirdzuma spilgtumu vai viena vai visu p-n krustojumu atteici.
Pastāvīgi pievienots strāvas avotam neļauj izmantot visas RGB elementa iespējas. Statiskajā režīmā trīskrāsu ierīce pilda tikai vienkrāsainas funkcijas, taču maksā daudz vairāk nekā parastā LED. Tāpēc daudz interesantāks ir dinamiskais režīms, kurā var kontrolēt mirdzuma krāsu. Tas tiek darīts, izmantojot mikrokontrolleri. Tā izejas vairumā gadījumu nodrošina izejas strāvu 20 mA, taču tas katru reizi ir jānorāda datu lapā. Savienojiet LED ar izejas portiem, izmantojot strāvu ierobežojošu rezistoru. Kompromisa iespēja, barojot mikroshēmu no 5 V, ir 220 omi pretestība.
Elementi ar kopējiem katodiem tiek kontrolēti, izejā pieliekot loģisko vienību, ar kopējiem anodiem - loģisko nulli. Programmatiski mainīt vadības signāla polaritāti nav grūti. LED ar atsevišķām izejām var būt savienot un pārvaldīt jebkādā veidā.
Ja mikrokontrollera izejas nav paredzētas gaismas diodes nominālajai strāvai, LED jāpievieno caur tranzistora slēdžiem.
Šajās shēmās abu veidu gaismas diodes tiek izgaismotas, galvenajām ieejām pieliekot pozitīvu līmeni.
Tika minēts, ka mirdzuma spilgtumu kontrolē, mainot strāvu caur gaismu izstarojošo elementu. Mikrokontrollera digitālās izejas nevar tieši kontrolēt strāvu, jo tām ir divi stāvokļi - augsts (atbilst barošanas spriegumam) un zems (atbilst nulles spriegumam). Nav starpstāvokļu, tāpēc strāvas regulēšanai tiek izmantoti citi veidi. Piemēram, vadības signāla impulsa platuma modulācijas (PWM) metode. Tās būtība slēpjas faktā, ka gaismas diodei tiek pielikts nevis pastāvīgs spriegums, bet gan noteiktas frekvences impulsi. Mikrokontrolleris saskaņā ar programmu maina impulsa un pauzes attiecību. Tas maina vidējo spriegumu un vidējo strāvu caur LED ar nemainīgu sprieguma amplitūdu.
Ir specializēti kontrolieri, kas īpaši izstrādāti, lai kontrolētu trīskrāsu gaismas diožu spīdumu. Tos pārdod gatavās ierīces veidā. Viņi izmanto arī PWM metodi.
Pinout
Ja ir jauna, nelodēta LED, tad pinout var noteikt vizuāli. Jebkuram savienojuma veidam (kopējam anodam vai kopējam katodam) ar visiem trim elementiem savienotajam vadam ir visgarākais garums.Ja pagriežat korpusu tā, lai garā kāja būtu kreisajā pusē, tad pa kreisi no tās būs “sarkana” izeja, bet labajā pusē - vispirms “zaļa”, tad “zila”. Ja gaismas diode jau tika izmantota, tās izejas var patvaļīgi saīsināt, un jums būs jāizmanto citas metodes, lai noteiktu kontaktdakšu:
- Jūs varat definēt kopīgu vadu ar multimetrs. Ir nepieciešams ieslēgt ierīci diodes pārbaudes režīmā un savienot ierīces skavas ar paredzēto kopējo kāju un jebkuru citu, pēc tam mainīt savienojuma polaritāti (kā parastajā pusvadītāju savienojuma pārbaudē). Ja sagaidāmā kopējā jauda ir noteikta pareizi, tad (ar visiem trim izmantojamiem elementiem) testeris vienā virzienā parādīs bezgalīgu pretestību, bet otrā - ierobežotu pretestību (precīza vērtība ir atkarīga no gaismas diodes veida). Ja abos gadījumos testera displejā ir atvērts signāls, tad izeja ir izvēlēta nepareizi, un pārbaude ir jāatkārto ar otru kāju. Var izrādīties, ka ar multimetra pārbaudes spriegumu pietiek, lai aizdedzinātu kristālu. Šajā gadījumā jūs varat papildus pārbaudīt spraudņa pareizību pēc p-n krustojuma mirdzuma krāsas.
- Vēl viens veids ir pieslēgt strāvu paredzētajam kopējam terminālim un jebkurai citai LED kājai. Ja kopējais punkts ir izvēlēts pareizi, par to var pārliecināties kristāla mirdzums.
Svarīgs! Pārbaudot ar strāvas avotu, ir nepieciešams vienmērīgi paaugstināt spriegumu no nulles un nedrīkst pārsniegt vērtību 3,5-4 V. Ja nav regulēta avota, varat savienot LED ar līdzstrāvas sprieguma izeju, izmantojot strāvas ierobežotāju. rezistors.
Gaismas diodēm ar atsevišķām tapām spraudņa definīcija ir samazināta līdz polaritātes noskaidrošana un kristālu izvietojums pēc krāsas.To var izdarīt arī, izmantojot iepriekš minētās metodes.
Būs noderīgi zināt:
RGB gaismas diožu plusi un mīnusi
RGB-LED ir visas priekšrocības, kādas piemīt pusvadītāju gaismu izstarojošiem elementiem. Tās ir zemas izmaksas, augsta energoefektivitāte, ilgs kalpošanas laiks utt. Trīskrāsu gaismas diožu īpašā priekšrocība ir iespēja vienkāršā veidā un par zemu cenu iegūt gandrīz jebkuru mirdzuma toni, kā arī mainīgas krāsas dinamikā.
Galvenais RGB-LED trūkums ir neiespējamība iegūt tīru baltu, sajaucot trīs krāsas. Tam būs nepieciešami septiņi toņi (piemērs ir varavīksne — tās septiņas krāsas ir apgrieztā procesa rezultāts: redzamās gaismas sadalīšanās komponentos). Tas uzliek ierobežojumus trīskrāsu lampu kā apgaismojuma elementu izmantošanai. Lai nedaudz kompensētu šo nepatīkamo iezīmi, LED lentes veidošanā tiek izmantots RGBW princips. Katrai trīskrāsu LED ir uzstādīts viens balts spīduma elements (sakarā ar fosforu). Bet šādas apgaismojuma ierīces izmaksas ievērojami palielinās. Ir pieejamas arī RGBW gaismas diodes. Viņiem korpusā ir uzstādīti četri kristāli - trīs, lai iegūtu oriģinālās krāsas, ceturtais - lai iegūtu baltu, tas izstaro gaismu, pateicoties fosforam.
Mūžs
Trīs kristālu ierīces darbības periodu nosaka laiks starp īslaicīgākā elementa atteicēm. Šajā gadījumā tas ir aptuveni vienāds visiem trim p-n krustojumiem. Ražotāji apgalvo, ka RGB elementu kalpošanas laiks ir 25 000-30 000 stundu līmenī. Bet pret šo skaitli jāizturas piesardzīgi.Norādītais kalpošanas laiks ir līdzvērtīgs nepārtrauktai darbībai 3-4 gadus. Maz ticams, ka kāds no ražotājiem ir veicis dzīves testus (un pat dažādos termiskajos un elektriskajos režīmos) tik ilgu laiku. Šajā laikā parādās jaunas tehnoloģijas, testi jāsāk no jauna – un tā bezgalīgi. Darbības garantijas laiks ir daudz informatīvāks. Un tas ir 10 000-15 000 stundu. Viss, kas seko, labākajā gadījumā ir matemātiska modelēšana, sliktākajā – pliks mārketings. Problēma ir tāda, ka parasti nav ražotāja garantijas informācijas par izplatītām lētām gaismas diodēm. Bet jūs varat koncentrēties uz 10 000–15 000 stundām un paturiet prātā apmēram tikpat daudz. Un tad paļaujieties tikai uz veiksmi. Un vēl viena lieta - kalpošanas laiks ir ļoti atkarīgs no termiskā režīma darbības laikā. Tāpēc viens un tas pats elements dažādos apstākļos kalpos dažādu laiku. Lai pagarinātu LED kalpošanas laiku, ir jāpievērš uzmanība siltuma izkliedes problēmai, neaizmirstiet radiatorus un radīt apstākļus dabiskai gaisa cirkulācijai, kā arī dažos gadījumos izmantot piespiedu ventilāciju.
Bet pat samazinātie termiņi ir vairāki darbības gadi (jo LED nedarbosies bez pauzēm). Tāpēc trīskrāsu gaismas diožu izskats ļauj dizaineriem savās idejās plaši izmantot pusvadītāju ierīces, bet inženieriem šīs idejas īstenot “aparatūrā”.
