RGB LED charakteristika
Foninis apšvietimas, kuris keičia spalvą, atrodo įspūdingai. Naudojamas reklaminiams objektams, dekoratyviniam architektūros objektų apšvietimui, įvairių pasirodymų ir viešų renginių metu. Vienas iš būdų įgyvendinti tokį foninį apšvietimą yra naudoti trispalvius šviesos diodus.
Kas yra RGB LED
Įprasti šviesą skleidžiantys puslaidininkiniai įtaisai turi vieną p-n sandūrą vienoje pakuotėje arba yra kelių vienodų sandūrų matrica (COB technologija). Tai leidžia gauti vieną švytėjimo spalvą kiekvienu laiko momentu – tiesiogiai iš pagrindinių nešėjų rekombinacijos arba iš antrinio fosforo švytėjimo. Antroji technologija suteikė kūrėjams daug galimybių pasirinkti švytėjimo spalvą, tačiau prietaisas veikimo metu negali pakeisti spinduliuotės spalvos.
RGB LED yra trys p-n jungtys su skirtingomis švytėjimo spalvomis vienoje pakuotėje:
- raudona (raudona);
- žalia (Žalia);
- mėlyna.
Kiekvienos spalvos angliškų pavadinimų santrumpa suteikė šio tipo šviesos diodų pavadinimą.
RGB diodų tipai
Trijų spalvų šviesos diodai skirstomi į tris tipus pagal korpuso viduje esančių kristalų sujungimo būdą:
- su bendru anodu (turi 4 išėjimus);
- su bendru katodu (turi 4 išėjimus);
- su atskirais elementais (turėkite 6 išvadas).
Įrenginio valdymo būdas priklauso nuo LED versijos.
Atsižvelgiant į objektyvo tipą, šviesos diodai yra:
- su skaidriu lęšiu;
- su matiniu objektyvu.
Skaidriems lęšiams RGB elementams gali prireikti papildomų šviesos sklaidytuvų, kad būtų pasiekti mišrūs atspalviai. Priešingu atveju gali būti matomi atskiri spalvų komponentai.
Veikimo principas
RGB šviesos diodų veikimo principas pagrįstas spalvų maišymu. Valdomas vieno, dviejų ar trijų elementų uždegimas leidžia gauti skirtingą švytėjimą.
Individualiai įjungus kristalus gaunamos trys atitinkamos spalvos. Porinis įtraukimas leidžia pasiekti švytėjimą:
- raudona + žalia p-n sandūros ilgainiui suteiks geltoną spalvą;
- mėlyna + žalia sumaišius suteikia turkio spalvą;
- raudona + mėlyna padaryti violetinę.
Visų trijų elementų įtraukimas leidžia gauti baltą spalvą.
Daug daugiau galimybių suteikia spalvų maišymas įvairiomis proporcijomis. Tai galima padaryti atskirai valdant kiekvieno kristalo švytėjimo ryškumą. Norėdami tai padaryti, turite individualiai sureguliuoti srovę, tekančią per šviesos diodus.
RGB LED valdymo ir laidų schema
RGB šviesos diodas valdomas taip pat, kaip ir įprastas šviesos diodas – taikant tiesioginę anodo-katodo įtampą ir sukuriant srovę per p-n sandūrą.Todėl trispalvį elementą reikia prijungti prie maitinimo šaltinio per balastinius rezistorius – kiekvienas kristalas per savo rezistorių. Apskaičiuoti tai gali būti per elemento vardinę srovę ir darbinę įtampą.
Net ir sujungti į tą pačią pakuotę skirtingi kristalai gali turėti skirtingus parametrus, todėl jų negalima jungti lygiagrečiai.
Tipinės mažos galios trijų spalvų įrenginio, kurio skersmuo 5 mm, charakteristikos pateiktos lentelėje.
| Raudona (R) | žalia (G) | Mėlyna (B) | |
| Didžiausia tiesioginė įtampa, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Nominali srovė, mA | 20 | 20 | 20 |
Akivaizdu, kad raudonojo kristalo tiesioginė įtampa yra perpus mažesnė nei kitų dviejų. Lygiagretus elementų įtraukimas lems skirtingą švytėjimo ryškumą arba vienos ar visų p-n jungčių gedimą.
Nuolat prijungtas prie maitinimo šaltinio neleidžia išnaudoti visų RGB elemento galimybių. Statiniame režime trijų spalvų įrenginys atlieka tik vienspalvio funkcijas, tačiau kainuoja daug daugiau nei įprastas LED. Todėl daug įdomesnis yra dinaminis režimas, kuriame galima valdyti švytėjimo spalvą. Tai atliekama per mikrovaldiklį. Daugeliu atvejų jo išėjimai užtikrina 20 mA išėjimo srovę, tačiau kiekvieną kartą tai reikia nurodyti duomenų lape. Prijunkite šviesos diodą prie išvesties prievadų per srovę ribojantį rezistorių. Kompromisinis variantas maitinant mikroschemą nuo 5 V yra 220 omų varža.
Elementai su bendrais katodais valdomi pritaikant loginį vienetą prie išėjimo, su bendrais anodais – loginį nulį. Programiškai pakeisti valdymo signalo poliškumą nėra sunku. LED su atskirais išėjimais gali būti Prisijungti ir valdyti bet kokiu būdu.
Jei mikrovaldiklio išėjimai nėra skirti vardinei šviesos diodo srovei, šviesos diodas turi būti prijungtas per tranzistorinius jungiklius.
Šiose grandinėse abiejų tipų šviesos diodai šviečia pritaikant teigiamą lygį pagrindiniams įėjimams.
Minėta, kad švytėjimo ryškumas valdomas keičiant srovę per šviesą skleidžiantį elementą. Skaitmeniniai mikrovaldiklio išėjimai negali tiesiogiai valdyti srovės, nes turi dvi būsenas – aukštą (atitinka maitinimo įtampą) ir žemą (atitinka nulinę įtampą). Tarpinių padėčių nėra, todėl srovei reguliuoti naudojami kiti būdai. Pavyzdžiui, valdymo signalo impulsų pločio moduliavimo (PWM) metodas. Jo esmė slypi tame, kad šviesos diodui taikoma ne pastovi įtampa, o tam tikro dažnio impulsai. Mikrovaldiklis pagal programą keičia impulso ir pauzės santykį. Tai keičia vidutinę įtampą ir vidutinę srovę per šviesos diodą esant pastoviai įtampos amplitudei.
Yra specializuoti valdikliai, specialiai sukurti trijų spalvų šviesos diodų švytėjimui valdyti. Jie parduodami gatavo prietaiso pavidalu. Jie taip pat naudoja PWM metodą.
Pinout
Jei yra naujas, nelituotas šviesos diodas, tada kištuką galima nustatyti vizualiai. Bet kokio tipo jungtims (bendrasis anodas arba bendras katodas) laidas, prijungtas prie visų trijų elementų, turi ilgiausią ilgį.Jei pasukite korpusą taip, kad ilga koja būtų kairėje, tada kairėje jos pusėje bus „raudona“ išvestis, o dešinėje - pirmiausia „žalia“, tada „mėlyna“. Jei šviesos diodas jau buvo naudojamas, jo išėjimai gali būti savavališkai sutrumpinti, o norėdami nustatyti kištuką, turėsite naudoti kitus metodus:
- Galite nustatyti bendrą laidą su multimetras. Būtina įjungti įrenginį diodų testavimo režimu ir prijungti įrenginio spaustukus prie numatytos bendros kojelės ir bet kurios kitos, tada pakeisti jungties poliškumą (kaip įprastu puslaidininkinės jungties bandymu). Jei numatoma bendra išvestis yra nustatyta teisingai, tada (su visais trimis tinkamais elementais) testeris rodys begalinę varžą viena kryptimi, o baigtinę – kita (tiksli reikšmė priklauso nuo šviesos diodo tipo). Jei ir vienu, ir kitu atveju testerio ekrane yra atviras signalas, vadinasi, išvestis parinkta neteisingai, testą reikia kartoti kita koja. Gali pasirodyti, kad kristalui uždegti pakanka multimetro bandomosios įtampos. Tokiu atveju smeigtuko teisingumą galite papildomai patikrinti pagal p-n sankryžos švytėjimo spalvą.
- Kitas būdas yra maitinti numatytą bendrą gnybtą ir bet kurią kitą šviesos diodo koją. Jei bendras taškas pasirinktas teisingai, tai gali patvirtinti kristalo švytėjimas.
Svarbu! Tikrinant su maitinimo šaltiniu, reikia sklandžiai pakelti įtampą nuo nulio ir neviršyti 3,5-4 V vertės. Jei nėra reguliuojamo šaltinio, galite prijungti šviesos diodą prie nuolatinės įtampos išėjimo per srovės ribotuvą. rezistorius.
Šviesos diodams su atskirais kaiščiais kontakto apibrėžimas sumažinamas iki poliškumo išaiškinimas o kristalų išsidėstymas pagal spalvą.Tai taip pat galima padaryti naudojant aukščiau nurodytus metodus.
Bus naudinga žinoti:
RGB šviesos diodų privalumai ir trūkumai
RGB-LED turi visus privalumus, kuriuos turi puslaidininkiniai šviesą skleidžiantys elementai. Tai maža kaina, didelis energijos vartojimo efektyvumas, ilgas tarnavimo laikas ir kt. Išskirtinis trijų spalvų šviesos diodų pranašumas yra galimybė paprastai ir už nedidelę kainą išgauti beveik bet kokį švytėjimo atspalvį, taip pat keičiant spalvas dinamikoje.
Pagrindinis RGB-LED trūkumas yra tai, kad neįmanoma gauti grynos baltos spalvos maišant tris spalvas. Tam reikės septynių atspalvių (pavyzdys yra vaivorykštė – septynios jos spalvos yra atvirkštinio proceso rezultatas: matomos šviesos skaidymas į komponentus). Tai apriboja trijų spalvų lempų, kaip apšvietimo elementų, naudojimą. Siekiant šiek tiek kompensuoti šią nemalonią savybę, kuriant LED juostas naudojamas RGBW principas. Kiekvienam trijų spalvų šviesos diodui sumontuotas vienas baltas švytėjimo elementas (dėl fosforo). Tačiau tokio apšvietimo prietaiso kaina žymiai padidėja. Taip pat yra ir RGBW šviesos diodų. Jų korpuse sumontuoti keturi kristalai – trys originalioms spalvoms išgauti, ketvirtasis – baltai išgauti, jis skleidžia šviesą dėl fosforo.
Gyvenimas
Trijų kristalų įrenginio veikimo laikotarpis nustatomas pagal laiką tarp trumpalaikio elemento gedimų. Šiuo atveju jis yra maždaug vienodas visoms trims p-n sandūroms. Gamintojai teigia, kad RGB elementų tarnavimo laikas yra 25 000–30 000 valandų. Tačiau šį skaičių reikia vertinti atsargiai.Nurodytas tarnavimo laikas prilygsta nepertraukiamam 3-4 metų darbui. Mažai tikėtina, kad kuris nors iš gamintojų atliko gyvavimo bandymus (ir net įvairiais terminiais ir elektriniais režimais) tokį ilgą laikotarpį. Per tą laiką atsiranda naujų technologijų, bandymus reikia pradėti iš naujo – ir taip be galo. Garantinis veikimo laikotarpis yra daug informatyvesnis. Ir tai yra 10 000–15 000 valandų. Viskas, kas toliau seka, geriausiu atveju yra matematinis modeliavimas, blogiausiu – plika rinkodara. Problema ta, kad dažniausiai nėra gamintojo garantijos informacijos apie įprastus nebrangius šviesos diodus. Tačiau galite sutelkti dėmesį į 10 000–15 000 valandų ir turėti omenyje maždaug tiek pat. Ir tada pasikliaukite tik sėkme. Ir dar vienas dalykas – eksploatacijos laikas labai priklauso nuo šiluminio režimo eksploatacijos metu. Todėl tas pats elementas skirtingomis sąlygomis tarnaus skirtingą laiką. Norint pratęsti šviesos diodo tarnavimo laiką, reikia atkreipti dėmesį į šilumos išsklaidymo problemą, nepamiršti radiatorių ir sudaryti sąlygas natūraliai oro cirkuliacijai, o kai kuriais atvejais naudoti priverstinę ventiliaciją.
Bet net ir sutrumpintos sąlygos yra kelerių metų eksploatavimo laikas (nes šviesos diodas neveiks be pauzių). Todėl trijų spalvų šviesos diodų atsiradimas leidžia dizaineriams savo idėjose plačiai naudoti puslaidininkinius įrenginius, o inžinieriams šias idėjas įgyvendinti „aparatinėje įrangoje“.
