RGB LED 사양
색상이 변하는 백라이트가 장관을 이룹니다. 각종 쇼 및 공공행사에서 광고물, 건축물의 장식조명 등에 사용됩니다. 이러한 조명을 구현하는 한 가지 방법은 3색 LED를 사용하는 것입니다.
RGB LED 란 무엇입니까?
기존의 발광 반도체 소자는 하나의 패키지에 단일 p-n 접합 또는 여러 개의 동일한 접합의 매트릭스(COB 기술). 이것은 기본 캐리어의 재결합으로부터 직접적으로 또는 형광체의 2차 발광으로부터 주어진 시간에 하나의 발광 색상을 허용합니다. 두 번째 기술은 개발자에게 광선 색상 선택에 대한 광범위한 옵션을 제공했지만 장치 작동 중에 방사선 색상을 변경할 수는 없습니다.
RGB LED는 발광 색상이 다른 3개의 p-n 접합을 한 본체에 포함합니다.
- 빨간색;
- 녹색(녹색);
- 푸른.
각 색상의 영문 이름을 약어로 하고 이런 종류의 LED에 이름을 붙였습니다.
RGB LED의 종류
3색 LED는 크리스탈이 본체 내부에서 연결되는 방식에 따라 3가지 유형으로 나뉩니다.
- 공통 양극으로(4개의 핀이 있음);
- 공통 음극 사용(4핀 사용)
- 별도의 요소 포함(6핀 포함).
LED의 디자인에 따라 장치가 제어되는 방식에 따라 다릅니다.
렌즈 유형에 따라 LED는 다음과 같습니다.
- 투명 렌즈로;
- 젖빛 렌즈로.
혼합 색상용 투명 렌즈가 있는 RGB 요소의 경우 추가 광 확산기가 필요할 수 있습니다. 그렇지 않으면 개별 색상 구성 요소가 보일 수 있습니다.
작동 원리
RGB LED의 작동 원리는 색상 혼합을 기반으로 합니다. 1개, 2개 또는 3개의 요소를 제어하여 점화하면 다른 빛을 낼 수 있습니다.
크리스탈을 개별적으로 켜면 세 가지 해당 색상이 제공됩니다. 쌍으로 포함하면 빛을 얻을 수 있습니다.
- red+green p-n 접합은 결국 노란색을 띠게 됩니다.
- 파란색 + 녹색은 청록색을 제공합니다.
- 빨강+파랑은 보라색을 줍니다.
세 가지 요소를 모두 포함하면 흰색이 생성됩니다.
색상을 다른 비율로 혼합하면 훨씬 더 많은 가능성이 제공됩니다. 이것은 각 크리스탈의 밝기를 별도로 제어하여 수행할 수 있습니다. 이를 위해서는 LED에 흐르는 전류를 개별적으로 조정해야 합니다.
RGB-LED 제어 및 회로 설계
양극-음극에 직류 전압을 인가하고 p-n 접합을 통해 전류를 생성하여 기존 LED와 동일한 방식으로 RGB-LED를 제어합니다. 따라서 안정기 저항을 통해 3 색 요소를 전원 공급 장치에 연결해야합니다. 각 수정은 자체 저항을 통해 연결됩니다. 계산하려면 소자의 정격 전류와 작동 전압을 통해 계산할 수 있습니다.
동일한 인클로저에 결합된 경우에도 다른 크리스탈은 다른 매개변수를 가질 수 있으므로 병렬로 연결할 수 없습니다.
직경이 5mm인 저전력 삼색 장치의 일반적인 특성이 표에 나와 있습니다.
| 레드(R) | 그린(G) | 블루(B) | |
| 최대 직류 전압, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| 정격 전류, mA | 20 | 20 | 20 |
적색 수정의 직류 전압이 다른 두 개보다 두 배 낮음이 분명합니다.요소를 병렬로 연결하면 하나 또는 모든 pn 접합의 밝기가 달라지거나 오류가 발생합니다.
전원 공급 장치에 지속적으로 연결한다고 해서 RGB 셀의 모든 가능성을 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 정적 모드에서 삼색 장치는 단색 장치의 기능만 수행하지만 일반 LED보다 훨씬 비쌉니다. 따라서 훨씬 더 흥미로운 것은 광선의 색상을 제어 할 수있는 동적 모드입니다. 이것은 마이크로컨트롤러를 통해 구현됩니다. 대부분의 경우 출력은 20mA의 출력 전류를 제공하지만 매번 데이터시트에서 확인해야 합니다. 전류 제한 저항으로 LED를 출력 포트에 연결해야 합니다. 칩이 5V에서 전원이 공급되는 경우 절충안은 220옴 저항입니다.
공통 음극이 있는 요소는 출력에 논리 1을 공급하고 공통 양극(논리 0)을 사용하여 제어합니다. 소프트웨어를 통해 제어 신호의 극성을 쉽게 변경할 수 있습니다. 별도의 출력이 있는 LED는 연결하다 원하는 방식으로 제어할 수 있습니다.
마이크로컨트롤러 출력이 LED의 정격 전류에 맞게 설계되지 않은 경우 트랜지스터 스위치를 통해 LED를 연결해야 합니다.
이러한 방식에서 두 유형의 LED는 스위치 입력에 양의 레벨을 적용하여 켜집니다.
발광소자를 통하는 전류를 변화시켜 밝기를 조절한다고 언급하였다. 마이크로컨트롤러의 디지털 핀은 하이(공급 전압에 해당)와 로우(제로 전압에 해당)의 두 가지 상태가 있기 때문에 전류를 직접 제어할 수 없습니다. 중간 위치가 없으므로 전류를 조절하는 데 다른 방법이 사용됩니다. 예를 들어, 제어 신호의 PWM(펄스 폭 변조) 방법입니다. 그 본질은 LED에 일정한 전압이 공급되지 않고 특정 주파수의 펄스가 공급된다는 것입니다.프로그램에 따른 마이크로컨트롤러는 일시정지에 대한 펄스의 비율을 변경합니다. 이것은 전압 진폭이 변경되지 않은 상태에서 LED를 통한 평균 전압과 평균 전류를 변경합니다.
삼색 LED의 빛을 제어하도록 특별히 설계된 특수 컨트롤러가 있습니다. 그들은 기성품 장치로 판매됩니다. 또한 PWM 방식을 사용합니다.
핀아웃
납땜되지 않은 새 LED가 있는 경우 핀 할당을 시각적으로 결정할 수 있습니다. 연결 유형(공통 양극 또는 공통 음극)의 경우 세 요소 모두에 연결된 리드의 길이가 가장 깁니다. 가장 긴 다리가 왼쪽에 오도록 케이스를 돌리면 "빨간색" 리드가 왼쪽에 있고 "녹색" 리드가 먼저 오른쪽에 오고 그 다음 "파란색" 리드가 됩니다. LED가 이미 사용 중이라면 핀이 임의로 단축되었을 수 있으며 핀 배치를 결정하려면 다른 방법을 사용해야 합니다.
- 다음을 사용하여 공통 와이어를 결정할 수 있습니다. 멀티미터. 다이오드 테스트 모드에서 장치의 스위치를 켜고 장치의 단자를 가정된 공통 레그와 다른 레그에 연결한 다음 연결의 극성을 바꿔야 합니다(일반적인 반도체 접합 테스트에서와 같이). 가정된 공통 리드가 올바르게 정의되면 (세 요소 모두 양호한 상태로) 테스터는 한 방향으로 무한 저항을 표시하고 다른 방향으로 유한 저항을 표시합니다(정확한 값은 LED 유형에 따라 다름). 두 경우 모두 테스터 디스플레이에 파손 신호가 표시되면 핀이 잘못 선택되었음을 의미하므로 다른 다리로 테스트를 반복해야 합니다. 멀티미터의 테스트 전압이 수정을 점화하기에 충분할 수도 있습니다. 이 경우 p-n 접합 글로우 색상으로 핀 할당이 올바른지 추가로 확인할 수 있습니다.
- 또 다른 방법은 가정된 공통 핀과 LED의 다른 다리에 전원을 공급하는 것입니다. 공통점이 올바르게 선택되면 수정의 빛을 보고 이를 확인할 수 있습니다.
중요한! 전원 공급 장치로 테스트할 때 전압을 0에서 부드럽게 올려야 하며 3.5-4V 값을 초과하지 않아야 합니다. 조정된 소스가 없는 경우 전류 제한 저항을 통해 LED를 DC 전압 출력에 연결할 수 있습니다.
별도의 핀이 있는 LED를 사용하면 핀 할당이 다음과 같이 됩니다. 극성 설명 그리고 색상에 따른 결정의 배열. 이것은 위에 나열된 방법으로도 수행할 수 있습니다.
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RGB LED의 장단점
RGB-LED는 반도체 발광 소자의 모든 장점을 가지고 있습니다. 이것은 저비용, 고에너지 효율, 긴 수명 등입니다. 삼색 LED의 독특한 장점은 거의 모든 빛의 음영을 간단한 방법과 저렴한 비용으로 생성할 수 있는 능력과 역학의 색상 변화입니다.
RGB LED의 가장 큰 단점은 세 가지 색상을 혼합하여 순수한 흰색을 얻을 수 없다는 것입니다. 이를 위해서는 7가지 음영이 필요합니다(예: 무지개 - 7가지 색상은 역 과정의 결과입니다: 가시광선을 구성 요소로 분해). 이는 3색 등기구를 조명 요소로 사용하는 데 제한을 가합니다. 이 불쾌한 기능을 다소 보완하기 위해 RGBW 원리가 LED 스트립 생성에 사용됩니다. 각 3색 LED에 대해 하나의 백색 발광 요소(인광체로 인해)가 설치됩니다. 그러나 그러한 조명 장치의 비용은 현저하게 증가합니다. RGBW 버전의 LED도 있습니다. 그들은 본체에 4개의 수정을 설치했습니다. 3개는 원래 색상, 4개는 백색광을 생성하기 위해 형광체에서 빛을 방출합니다.
서비스 수명
3개의 결정으로 이루어진 소자의 수명은 가장 짧은 소자의 MTBF에 의해 결정됩니다.이 경우 3개의 pn 접합 모두에 대해 거의 동일합니다. 제조업체는 RGB 요소의 수명을 25,000-30,000시간으로 선언합니다. 그러나 이 수치는 주의해서 다루어야 합니다. 명시된 수명은 연속 작동 3~4년에 해당합니다. 그렇게 오랜 기간 동안 수명 테스트(다른 열 및 전기 모드에서도)를 수행한 제조업체는 거의 없습니다. 이 시간 동안 새로운 기술이 등장하고 테스트를 처음부터 다시 시작해야 하는 등 무한한 방식으로 진행됩니다. 작동 보증 기간은 훨씬 더 유익합니다. 10,000-15,000시간입니다. 그 이상의 것은 기껏해야 수학적 모델링이고 최악의 경우 네이키드 마케팅입니다. 문제는 일반적인 저렴한 LED에는 일반적으로 제조업체의 보증에 대한 정보가 없다는 것입니다. 그러나 10,000-15,000시간을 목표로 하고 거의 같은 양을 염두에 둘 수 있습니다. 그리고 그 이상은 운에만 의존할 수 있습니다. 그리고 한 가지 더 - 서비스 수명은 작동 중 열 모드에 따라 크게 달라집니다. 따라서 다른 조건의 동일한 요소는 다른 시간 동안 지속됩니다. LED 수명을 연장하려면 방열에주의를 기울이고 라디에이터를 무시하지 않고 자연 공기 순환을위한 조건을 만들고 경우에 따라 강제 환기에 의존해야합니다.
그러나 단축된 시간도 몇 년 동안 작동합니다(LED가 일시 중지 없이 작동하지 않기 때문입니다). 따라서 3색 LED의 출현으로 설계자는 반도체 장치를 자신의 아이디어와 엔지니어에 광범위하게 적용할 수 있습니다. 이러한 아이디어는 "철에서" 구현됩니다.
