Karakteristisk for RGB LED

Bakgrunnsbelysningen som endrer farge ser spektakulær ut. Den brukes til reklameobjekter, dekorativ belysning av arkitektoniske gjenstander, under ulike show og offentlige arrangementer. En måte å implementere en slik bakgrunnsbelysning på er å bruke trefargede LED-er.

Hva er RGB LED

Vanlige lysemitterende halvlederenheter har ett p-n-kryss i en pakke, eller de er en matrise av flere identiske kryss (COB-teknologi). Dette lar deg få en glødfarge i hvert øyeblikk - direkte fra rekombinasjonen av hovedbærerne eller fra den sekundære gløden til fosforet. Den andre teknologien ga utviklerne store muligheter til å velge fargen på gløden, men enheten kan ikke endre fargen på strålingen under drift.

RGB LED-en inneholder tre p-n-kryss med forskjellige glødefarger i én pakke:

• rød (rød);
• grønn (grønn);
• blå.

Forkortelsen av de engelske navnene på hver farge ga navnet til denne typen LED.

Typer RGB-dioder

Trefargede lysdioder er delt inn i tre typer i henhold til metoden for å koble krystallene inne i kabinettet:

• med en felles anode (har 4 utganger);
• med en felles katode (har 4 utganger);
• med separate elementer (har 6 konklusjoner).

Typer utførelse av trefargede lysdioder.

Måten enheten styres på, avhenger av versjonen av LED.

Avhengig av typen linse er LED:

• med gjennomsiktig linse;
• med frostet linse.

Klare linse RGB-elementer kan kreve ekstra lysspredere for å oppnå blandede nyanser. Ellers kan individuelle fargekomponenter være synlige.

Les også

Detaljert beskrivelse av egenskapene og typene av lysdioder

 

Prinsipp for operasjon

Prinsippet for drift av RGB LED er basert på blanding av farger. Kontrollert tenning av ett, to eller tre elementer lar deg få en annen glød.

Diskret fargeblandingspalett.

Å skru på krystallene individuelt gir de tre tilsvarende fargene. Parvis inkludering lar deg oppnå en glød:

• røde + grønne p-n-kryss vil til slutt gi gult;
• blå + grønn når det blandes gir turkis;
• rød + blå gjør lilla.

Inkluderingen av alle tre elementene lar deg bli hvit.

Mye flere muligheter gis ved å blande farger i forskjellige proporsjoner. Dette kan gjøres ved å kontrollere lysstyrken til gløden til hver krystall separat. For å gjøre dette, må du individuelt justere strømmen som flyter gjennom lysdiodene.

Fargeblandingspalett i forskjellige forhold

Les også

Enheten og prinsippet for drift av LED

 

RGB LED-kontroll og koblingsskjema

RGB LED styres på samme måte som en konvensjonell LED - ved å påføre en direkte anode-katodespenning og skape en strøm gjennom p-n-krysset.Derfor er det nødvendig å koble et trefarget element til en strømkilde gjennom ballastmotstander - hver krystall gjennom sin egen motstand. Regne ut det kan være gjennom elementets merkestrøm og driftsspenning.

Selv når de kombineres i samme pakke, kan forskjellige krystaller ha forskjellige parametere, så de kan ikke kobles parallelt.

Typiske egenskaper for en trefarget laveffektsenhet med en diameter på 5 mm er gitt i tabellen.

Det er klart at den røde krystallen har en foroverspenning som er halvparten av de to andre. Parallell inkludering av elementer vil føre til en annen lysstyrke på gløden eller svikt i ett eller alle p-n-kryss.

Permanent koblet til en strømkilde lar deg ikke bruke alle funksjonene til RGB-elementet. I statisk modus utfører en trefarget enhet bare funksjonene til en monokrom, men koster mye mer enn en vanlig LED. Derfor er den dynamiske modusen mye mer interessant, der fargen på gløden kan kontrolleres. Dette gjøres gjennom en mikrokontroller. Utgangene gir i de fleste tilfeller en utgangsstrøm på 20 mA, men dette må spesifiseres i dataarket hver gang. Koble LED-en til utgangsportene gjennom en strømbegrensende motstand. Et kompromissalternativ når du driver mikrokretsen fra 5 V er en motstand på 220 ohm.

Koble til RGB-elementer til mikrokontrollerutganger.

Elementer med felles katoder styres ved å bruke en logisk enhet på utgangen, med felles anoder - en logisk null. Det er ikke vanskelig å endre polariteten til styresignalet programmatisk. LED med separate utganger kan være koble og administrere på noen måte.

Hvis utgangene til mikrokontrolleren ikke er designet for nominell strøm til lysdioden, må lysdioden kobles til via transistorbrytere.

Koble til LED gjennom transistorbrytere.

I disse kretsene tennes begge typer lysdioder ved å bruke et positivt nivå på nøkkelinngangene.

Det ble nevnt at lysstyrken til gløden styres ved å endre strømmen gjennom det lysemitterende elementet. De digitale utgangene til mikrokontrolleren kan ikke direkte kontrollere strømmen, fordi de har to tilstander - høy (tilsvarer forsyningsspenningen) og lav (tilsvarer null spenning). Det er ingen mellomposisjoner, så andre måter brukes for å justere strømmen. For eksempel metoden for pulsbreddemodulasjon (PWM) av styresignalet. Dens essens ligger i det faktum at ikke en konstant spenning påføres LED-en, men pulser med en viss frekvens. Mikrokontrolleren, i samsvar med programmet, endrer forholdet mellom puls og pause. Dette endrer gjennomsnittsspenningen og gjennomsnittsstrømmen gjennom LED-en ved konstant spenningsamplitude.

Prinsippet om å regulere gjennomsnittlig spenning og strøm ved hjelp av PWM.

Det er spesialiserte kontrollere designet spesielt for å kontrollere gløden til trefargede LED-er. De selges i form av en ferdig enhet. De bruker også PWM-metoden.

Industriell kontroller for å kontrollere fargen på gløden.

Pinout

LED pinout med felles anode eller katode.

Hvis det er en ny, ikke-loddet LED, kan pinouten bestemmes visuelt. For enhver type tilkobling (felles anode eller felles katode), har ledningen koblet til alle tre elementene den lengste lengden.Hvis du snur saken slik at det lange benet er på venstre side, vil det være en "rød" utgang til venstre for den, og til høyre side - først "grønn", deretter "blå". Hvis LED-en allerede var i bruk, kan utgangene forkortes vilkårlig, og du må ty til andre metoder for å bestemme pinouten:

1. Du kan definere en felles ledning med multimeter. Det er nødvendig å slå på enheten i diodetestmodus og koble enhetens klemmer til det tiltenkte felles benet og til et hvilket som helst annet, og deretter endre polariteten til tilkoblingen (som i den vanlige testen av et halvlederkryss). Hvis den forventede felles utgangen bestemmes riktig, vil testeren (med alle tre brukbare elementene) vise uendelig motstand i én retning, og endelig motstand i den andre (den eksakte verdien avhenger av typen LED). Hvis det i begge tilfeller er et åpent signal på testerens display, er utgangen valgt feil, og testen må gjentas med det andre benet. Det kan vise seg at testspenningen til multimeteret er nok til å antenne krystallen. I dette tilfellet kan du i tillegg verifisere riktigheten av pinouten ved fargen på gløden til p-n-krysset.
2. En annen måte er å tilføre strøm til den tiltenkte felles terminalen og en hvilken som helst annen del av LED-en. Hvis fellespunktet er valgt riktig, kan dette verifiseres ved krystallens glød.

Viktig! Når du sjekker med en strømkilde, er det nødvendig å jevnt heve spenningen fra null og ikke overstige verdien på 3,5-4 V. Hvis det ikke er noen regulert kilde, kan du koble LED-en til DC-spenningsutgangen gjennom en strømbegrensning motstand.

For lysdioder med separate pinner er definisjonen av pinout redusert til polaritetsavklaring og arrangementet av krystaller etter farge.Dette kan også gjøres ved å bruke metodene ovenfor.

Det vil være nyttig å vite:

Fordeler og ulemper med RGB LED

RGB-LED har alle fordelene som halvledere lysemitterende elementer har. Disse er lave kostnader, høy energieffektivitet, lang levetid, etc. En særegen fordel med tre-farge LED er muligheten til å oppnå nesten hvilken som helst nyanse av glød på en enkel måte og til en lav pris, samt skiftende farger i dynamikk.

Den største ulempen med RGB-LED er umuligheten av å oppnå ren hvit ved å blande tre farger. Dette vil kreve syv nyanser (et eksempel er regnbuen - dens syv farger er resultatet av den omvendte prosessen: dekomponering av synlig lys til komponenter). Dette pålegger begrensninger på bruken av trefargede lamper som belysningselementer. For å kompensere noe for denne ubehagelige funksjonen, brukes RGBW-prinsippet når du lager LED-strips. For hver trefarget LED er det installert ett hvitt glødeelement (på grunn av fosforet). Men kostnadene for en slik belysningsenhet øker markant. RGBW LED er også tilgjengelig. De har fire krystaller installert i etuiet - tre for å få de originale fargene, den fjerde - for å få hvitt, det avgir lys på grunn av fosforet.

Koblingsskjema for RGBW-versjon med tilleggskontakt.

Livstid

Driftsperioden til en enhet med tre krystaller bestemmes av tiden mellom feil på det mest kortvarige elementet. I dette tilfellet er det omtrent likt for alle tre p-n-kryss. Produsenter hevder levetiden til RGB-elementer på nivået 25 000-30 000 timer. Men denne figuren må behandles med forsiktighet.Oppgitt levetid tilsvarer kontinuerlig drift i 3-4 år. Det er usannsynlig at noen av produsentene har utført levetidstester (og til og med i forskjellige termiske og elektriske moduser) i en så lang periode. I løpet av denne tiden dukker det opp nye teknologier, tester må startes på nytt – og så videre i det uendelige. Garantiperioden for drift er mye mer informativ. Og det er 10 000-15 000 timer. Alt som følger er i beste fall matematisk modellering, i verste fall naken markedsføring. Problemet er at det vanligvis ikke finnes noen garantiinformasjon fra produsenten for vanlige billige lysdioder. Men du kan fokusere på 10 000-15 000 timer og huske på omtrent samme mengde. Og stol så bare på flaks. Og en ting til - levetiden er veldig avhengig av det termiske regimet under drift. Derfor vil det samme elementet under forskjellige forhold vare i forskjellige tider. For å forlenge levetiden til LED, må man være oppmerksom på problemet med varmespredning, ikke forsømme radiatorer og skape forhold for naturlig luftsirkulasjon, og i noen tilfeller ty til tvungen ventilasjon.

Men selv de reduserte vilkårene er flere års drift (fordi LED-en vil ikke fungere uten pauser). Derfor lar utseendet til trefargede LED-er designere bruke halvlederenheter mye i ideene sine, og ingeniører kan implementere disse ideene "i maskinvare".