RGB LED funkcija

Įspūdingai atrodo spalvas keičiantis apšvietimas. Jis naudojamas reklaminiams objektams, dekoratyviniam architektūrinių objektų apšvietimui, įvairių parodų ir viešųjų renginių metu. Vienas iš tokio apšvietimo įgyvendinimo būdų - naudoti trijų spalvų šviesos diodus.

Kas yra RGB-LED

Įprastiniai šviesą skleidžiantys puslaidininkiai turi vieną p-n sandūrą viename korpuse arba kelių vienodų sandūrų matricą (COB technologija). Tai leidžia bet kuriuo metu išgauti tik vieną spalvą tiesiogiai iš pagrindinių nešiklių rekombinacijos arba iš antrinės liuminoforo liuminescencijos. Antroji technologija kūrėjams suteikė plačias galimybes pasirinkti švytėjimo spalvą, tačiau prietaisas negali keisti spinduliuotės spalvos veikimo metu.

RGB šviesos diodą sudaro trys p-n sandūros viename korpuse, turinčios skirtingų spalvų švytėjimą:

• Raudona spalva;
• žalias;;
• Mėlyna.

Kiekvienos spalvos angliškų pavadinimų santrumpa ir davė šio tipo šviesos diodų pavadinimą.

RGB LED tipai

Trispalviai šviesos diodai pagal tai, kaip kristalai sujungti korpuso viduje, skirstomi į tris tipus:

• su bendru anodu (turi 4 kaiščius);
• Su bendru katodu (turi 4 kaiščius);
• su atskirais elementais (turi 6 kaiščius).

Trispalvių šviesos diodų versijų tipai.

Šviesos diodo konstrukcija priklauso nuo to, kaip prietaisas valdomas.

Pagal objektyvo tipą šviesos diodai gali būti:

• su skaidriu lęšiu;
• su matiniu lęšiu.

RGB elementams su skaidriu lęšiu gali prireikti papildomų šviesos sklaidytuvų, kad būtų galima išgauti mišrias spalvas. Priešingu atveju galima matyti atskiras spalvas.

Taip pat skaitykite

Išsamus šviesos diodų charakteristikų ir tipų aprašymas

 

Veikimo principas

RGB šviesos diodai veikia spalvų maišymo principu. Kontroliuojamu vieno, dviejų ar trijų elementų apšvietimu galima išgauti skirtingas spalvas.

Diskretiška spalvų maišymo paletė.

Atskirai perjungus kristalus, gaunamos trys atitinkamos spalvos. Perjungiant poromis pasiekiama liuminescencija:

• raudona+žalia p-n sandūros galiausiai įgaus geltoną spalvą;
• Mėlyna+žalia bus turkio spalvos;
• raudona+mėlyna - violetinė spalva.

Sudėjus visus tris elementus gaunama balta spalva.

Daug lengviau maišyti spalvas skirtingomis proporcijomis. Tai galima padaryti atskirai valdant kiekvieno kristalo ryškumą. Norint tai padaryti, reikia atskirai reguliuoti per šviesos diodus tekančią srovę.

Spalvų paletės maišymas skirtingais santykiais

Taip pat skaitykite

Šviesos diodo dizainas ir funkcijos

 

RGB LED valdymo ir jungčių schema

RGB šviesos diodai valdomi taip pat, kaip ir įprastiniai šviesos diodai, t. y. taikant tiesioginę anodo ir katodo įtampą ir generuojant srovę per p-n sandūrą. Todėl trispalvį elementą prie maitinimo šaltinio reikia prijungti per balastinius rezistorius - kiekvieną kristalą per savo rezistorių. Apskaičiuoti Tai galima apskaičiuoti pagal vardinę elemento srovę ir darbinę įtampą.

Net ir sujungti tame pačiame korpuse, skirtingų kristalų parametrai gali skirtis, todėl jų negalima jungti lygiagrečiai.

Tipinės mažos galios 5 mm skersmens trispalvio prietaiso charakteristikos pateiktos toliau esančioje lentelėje.

Akivaizdu, kad raudonojo kristalo tiesioginė įtampa yra dvigubai mažesnė nei kitų dviejų. Jungiant elementus lygiagrečiai, jų ryškumas skirsis arba suges viena ar visos p-n sandūros.

Nuolatinis prijungimas prie maitinimo šaltinio neleidžia išnaudoti viso RGB elemento potencialo. Statiniu režimu trispalvis prietaisas veikia tik kaip nespalvotas prietaisas ir kainuoja gerokai daugiau nei įprastas šviesos diodas. Todėl daug įdomesnis yra dinaminis režimas, kai galima valdyti švytėjimo spalvą. Tai įgyvendinama naudojant mikrovaldiklį. Daugeliu atvejų jo išėjimai užtikrina 20 mA išėjimo srovę, tačiau kiekvieną kartą tai reikia patikrinti duomenų lape. Prijunkite šviesos diodą prie išvesties prievadų naudodami srovės ribojimo rezistorių. Kompromisinis variantas, kai mikroschema maitinama iš 5 V įtampos - 220 omų varža.

RGB elementų prijungimas prie mikrovaldiklio išėjimų.

Elementai su bendrais katodais valdomi siunčiant loginį vienetą į išėjimą, o su bendrais anodais - loginį nulį. Valdymo signalo poliškumą lengva pakeisti naudojant programinę įrangą. Šviesos diodai su atskirais išėjimais gali būti prisijungti prie ir gali būti valdomi bet kokiu būdu.

Jei mikrovaldiklio išėjimai nėra pritaikyti vardinei šviesos diodo srovei, šviesos diodai turi būti jungiami per tranzistorinius jungiklius.

LED jungtis per tranzistorinius jungiklius.

Šiose grandinėse abiejų tipų šviesos diodai šviečia į raktų įėjimus įjungus teigiamą lygį.

Minėta, kad ryškumas valdomas keičiant srovę, tekančią per šviesą spinduliuojantį elementą. Skaitmeniniai mikrovaldiklio kaiščiai negali tiesiogiai valdyti srovės, nes jie yra dviejų būsenų - aukštos (atitinka maitinimo įtampą) ir žemos (atitinka nulinę įtampą). Tarpinių padėčių nėra, todėl naudojami kiti srovės reguliavimo būdai. Pavyzdžiui, impulsų pločio moduliacijos (PWM) valdymo signalo moduliavimo metodas. Esmė ta, kad šviesos diodui tiekiama ne pastovi įtampa, o tam tikro dažnio impulsai. Mikrovaldiklis pagal programą keičia impulsų ir pauzių santykį. Dėl to keičiasi vidutinė įtampa ir vidutinė srovė per šviesos diodą, o įtampos amplitudė išlieka nepakitusi.

Vidutinės įtampos ir srovės valdymo principas naudojant PWM.

Yra specializuotų valdiklių, kurie yra specialiai sukurti trikampių šviesos diodų apšvietimui valdyti. Jie parduodami kaip nestandartiniai prietaisai. Juose taip pat naudojamas PWM metodas.

Pramoninis spalvų valdymo valdiklis.

Kaiščių išdėstymas

Šviesos diodų išvadų išdėstymas su bendru anodu arba katodu.

Jei yra naujas, neįlituotas šviesos diodas, kaiščių priskyrimą galima nustatyti vizualiai. Abiejų tipų jungčių (bendras anodas arba bendras katodas) atveju prie visų trijų elementų prijungtas laidas yra ilgiausias. Jei korpusą pasuksite taip, kad ilgiausia kojelė būtų kairėje pusėje, "raudonasis" laidas bus kairėje, o "žaliasis" laidas - dešinėje pusėje, tada "mėlynasis" laidas. Jei šviesos diodas jau buvo naudojamas, jo išvadai galėjo būti savavališkai sutrumpinti ir jums teks pasinaudoti kitais būdais, kad nustatytumėte išvadų išdėstymą:

1. Bendrąjį laidą galima nustatyti naudojant multimetrą.. Perjunkite prietaisą į diodo bandymo režimą ir prijunkite prietaiso gnybtus prie numatyto bendro kontakto ir prie bet kurio kito kontakto, tada pakeiskite poliškumą (kaip atliekant įprastą puslaidininkio sandūros bandymą). Jei numanomas bendrasis laidas yra teisingas, testeris rodys begalinę varžą viena kryptimi ir baigtinę varžą kita kryptimi (tiksli vertė priklauso nuo šviesos diodo tipo). Jei abiem atvejais testerio ekrane rodomas nutrūkimo signalas, vadinasi, laidas yra neteisingas ir testą reikia pakartoti su kita koja. Gali atsitikti taip, kad multimetro bandymo įtampos pakaks kristalui uždegti. Šiuo atveju pagal p-n sandūros švytėjimo spalvą galite papildomai patikrinti, ar teisingai priskirtas kaištis.
2. Kitas būdas - tiekti maitinimą prie numanomo bendro kaiščio ir bet kurios kitos šviesos diodo kojelės. Jei bendrasis taškas parinktas teisingai, tai galite patikrinti patikrinę kristalo švytėjimą.

Svarbu! Bandant su maitinimo šaltiniu, įtampą nuo nulio reikia kelti tolygiai ir neviršyti 3,5-4 V. Jei nėra reguliuojamo šaltinio, šviesos diodą galima prijungti prie nuolatinės įtampos išėjimo per srovės ribojimo rezistorių.

Kai šviesos diodai turi atskirus išėjimus, kaiščių priskyrimas yra toks. poliariškumo nustatymas ir kristalų išsidėstymą pagal spalvą. Tai taip pat galima padaryti naudojant išvardytus metodus.

Naudinga su jomis susipažinti:

RGB šviesos diodų privalumai ir trūkumai

RGB šviesos diodai turi visus puslaidininkinių šviesos elementų privalumus. Jie pasižymi mažomis sąnaudomis, dideliu energijos vartojimo efektyvumu, ilgaamžiškumu ir t. t. Išskirtinis trispalvių šviesos diodų privalumas - galimybė paprastai ir pigiai išgauti beveik bet kokį šviesos atspalvį, taip pat spalvų kaita laikui bėgant.

Pagrindinis RGB šviesos diodų trūkumas yra tas, kad maišant tris spalvas negalima išgauti grynos baltos spalvos. Tam reikėtų septynių atspalvių (kaip pavyzdį galima pateikti vaivorykštę - jos septynios spalvos yra atvirkštinio proceso rezultatas: regimosios šviesos skilimas į sudedamąsias dalis). Dėl to trijų spalvų šviestuvams taikomi apribojimai naudoti juos kaip apšvietimo elementus. Siekiant šiek tiek kompensuoti šią nemalonią savybę, kuriant šviesos diodų juostas naudojamas RGBW principas. Kiekviename trispalviame šviesos diode yra vienas baltos spalvos švytėjimo elementas (dėl fosforo). Tačiau tokio apšvietimo prietaiso kaina labai išauga. Taip pat yra RGBW šviesos diodų. Jų korpuse įtaisyti keturi kristalai - trys skirti originalioms spalvoms, o ketvirtasis - baltai šviesai gaminti, jis skleidžia šviesą per fosforą.

RGBW versijos su papildomais kontaktais laidų schema.

Tarnavimo laikas

Trijų kristalų įrenginio tarnavimo laiką lemia trumpiausio elemento MTBF. 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 reikėtų vertinti atsargiai. Nurodytas tarnavimo laikas atitinka 3-4 metų nepertraukiamo veikimo trukmę. Mažai tikėtina, kad kuris nors gamintojas būtų atlikęs eksploatavimo bandymus (net ir įvairiais šiluminiais ir elektriniais režimais) per tokį ilgą laiką. Per tą laiką atsiranda naujų technologijų, bandymus reikia pradėti iš naujo ir taip iki begalybės. Garantinis laikotarpis yra daug informatyvesnis. Tai 10 000-15 000 valandų. Viskas, kas yra daugiau, geriausiu atveju yra matematinis modeliavimas, o blogiausiu - gryna rinkodara. Problema ta, kad ant įprastų nebrangių šviesos diodų paprastai nėra gamintojo garantijos informacijos. Tačiau galite siekti 10 000-15 000 valandų ir nepamiršti maždaug tokios pat sumos. Be to, viskas priklauso nuo sėkmės. Dar vienas dalykas - tarnavimo laikas labai priklauso nuo šiluminių sąlygų eksploatacijos metu. Todėl tas pats elementas skirtingomis sąlygomis veiks skirtingą laiką. Norint prailginti šviesos diodų tarnavimo laiką, būtina atkreipti dėmesį į šilumos išsklaidymą, nepamiršti radiatorių ir sudaryti sąlygas natūraliai oro cirkuliacijai, o kai kuriais atvejais - priverstinei ventiliacijai.

Tačiau net ir sutrumpintas laikas yra keleri metai veikimo (nes šviesos diodai neveikia be pertraukų). Todėl trispalvių šviesos diodų atsiradimas leidžia dizaineriams savo idėjose plačiai naudoti puslaidininkius, o inžinieriams - įgyvendinti šias idėjas "iš geležies".