Karakteristika RGB LED

Pozadinsko osvjetljenje koje mijenja boju izgleda spektakularno. Koristi se za reklamne objekte, dekorativnu rasvjetu arhitektonskih objekata, tijekom raznih priredbi i javnih događanja. Jedan od načina implementacije takvog pozadinskog osvjetljenja je korištenje trobojnih LED dioda.

Što je RGB LED

Obični poluvodički uređaji koji emitiraju svjetlost imaju jedan p-n spoj u jednom paketu ili su matrica od nekoliko identičnih spojeva (COB tehnologija). To vam omogućuje da dobijete jednu boju sjaja u svakom trenutku - izravno iz rekombinacije glavnih nosača ili iz sekundarnog sjaja fosfora. Druga tehnologija dala je programerima velike mogućnosti u odabiru boje sjaja, ali uređaj ne može promijeniti boju zračenja tijekom rada.

RGB LED sadrži tri p-n spoja s različitim bojama sjaja u jednom pakiranju:

• crvena (crvena);
• zelena (Zelena);
• plava.

Skraćenica engleskih naziva svake boje dala je naziv ovoj vrsti LED-a.

Vrste RGB dioda

Trobojne LED diode podijeljene su u tri vrste prema načinu spajanja kristala unutar kućišta:

• sa zajedničkom anodom (imaju 4 izlaza);
• sa zajedničkom katodom (imaju 4 izlaza);
• sa zasebnim elementima (imaju 6 zaključaka).

Vrste izvedbe trobojnih LED dioda.

Način upravljanja uređajem ovisi o verziji LED-a.

Prema vrsti leće, LED diode su:

• s prozirnom lećom;
• sa mat lećom.

RGB elementi s prozirnim lećama mogu zahtijevati dodatne difuzore svjetlosti kako bi se postigle miješane nijanse. Inače, pojedine komponente boje mogu biti vidljive.

Pročitajte također

Detaljan opis karakteristika i vrsta LED dioda

 

Princip rada

Princip rada RGB LED dioda temelji se na miješanju boja. Kontrolirano paljenje jednog, dva ili tri elementa omogućuje vam da dobijete drugačiji sjaj.

Diskretna paleta za miješanje boja.

Uključivanje kristala pojedinačno daje tri odgovarajuće boje. Uključivanje u paru omogućuje postizanje sjaja:

• crveni + zeleni p-n spojevi na kraju će dati žutu;
• plava + zelena kada se pomiješaju daje tirkiznu boju;
• crvena + plava čine ljubičastu.

Uključivanje sva tri elementa omogućuje vam da dobijete bijelu boju.

Mnogo više mogućnosti pruža se miješanjem boja u različitim omjerima. To se može učiniti zasebnom kontrolom svjetline sjaja svakog kristala. Da biste to učinili, morate pojedinačno podesiti struju koja teče kroz LED diode.

Paleta za miješanje boja u različitim omjerima

Pročitajte također

Uređaj i princip rada LED-a

 

RGB LED kontrola i dijagram ožičenja

RGB LED se kontrolira na isti način kao i konvencionalna LED - primjenom izravnog napona anoda-katoda i stvaranjem struje kroz p-n spoj.Stoga je potrebno spojiti trobojni element na izvor napajanja preko balastnih otpornika – svaki kristal kroz svoj otpornik. Izračunati može biti kroz nazivnu struju elementa i radni napon.

Čak i kada se kombiniraju u istom paketu, različiti kristali mogu imati različite parametre, tako da se ne mogu spojiti paralelno.

Tipične karakteristike za trobojni uređaj male snage promjera 5 mm dane su u tablici.

Očito, crveni kristal ima prednji napon koji je upola manji od druga dva. Paralelno uključivanje elemenata dovest će do različite svjetline sjaja ili kvara jednog ili svih p-n spojeva.

Trajno spojen na izvor napajanja ne dopušta vam korištenje svih mogućnosti RGB elementa. U statičkom načinu rada uređaj s tri boje obavlja samo funkcije jednobojnog, ali košta mnogo više od konvencionalnog LED-a. Stoga je dinamički način rada puno zanimljiviji, u kojem se može kontrolirati boja sjaja. To se radi preko mikrokontrolera. Njegovi izlazi u većini slučajeva osiguravaju izlaznu struju od 20 mA, ali to treba svaki put navesti u podatkovnoj tablici. Povežite LED na izlazne portove kroz otpornik za ograničavanje struje. Kompromisna opcija pri napajanju mikrosklopa od 5 V je otpor od 220 ohma.

Povezivanje RGB elemenata na izlaze mikrokontrolera.

Elementi sa zajedničkim katodama kontroliraju se primjenom logičke jedinice na izlaz, sa zajedničkim anodama - logička nula. Nije teško programski promijeniti polaritet kontrolnog signala. LED sa zasebnim izlazima može biti Spojiti i upravljati na bilo koji način.

Ako izlazi mikrokontrolera nisu predviđeni za nazivnu struju LED-a, LED se mora spojiti preko tranzistorskih prekidača.

Spajanje LED preko tranzistorskih prekidača.

U tim krugovima, obje vrste LED dioda se pale primjenom pozitivne razine na ključne ulaze.

Spomenuto je da se svjetlina sjaja kontrolira promjenom struje kroz element koji emitira svjetlost. Digitalni izlazi mikrokontrolera ne mogu izravno kontrolirati struju, jer imaju dva stanja - visoko (odgovara naponu napajanja) i nisko (odgovara nultom naponu). Nema međupoložaja, pa se za podešavanje struje koriste drugi načini. Na primjer, metoda pulsno-širinske modulacije (PWM) upravljačkog signala. Njegova bit leži u činjenici da se na LED ne primjenjuje konstantan napon, već impulsi određene frekvencije. Mikrokontroler, u skladu s programom, mijenja omjer pulsa i pauze. Time se mijenja prosječni napon i prosječna struja kroz LED uz konstantnu amplitudu napona.

Princip regulacije prosječnog napona i struje pomoću PWM-a.

Postoje specijalizirani kontroleri dizajnirani posebno za kontrolu sjaja trobojnih LED dioda. Prodaju se u obliku gotovog uređaja. Također koriste PWM metodu.

Industrijski kontroler za kontrolu boje sjaja.

Prikaz izvoda

LED pinout sa zajedničkom anodom ili katodom.

Ako postoji nova, nelemljena LED dioda, tada se pinout može odrediti vizualno. Za bilo koju vrstu veze (zajednička anoda ili zajednička katoda), vod spojen na sva tri elementa ima najveću duljinu.Ako okrenete kućište tako da duga noga bude na lijevoj strani, tada će s lijeve strane biti "crveni" izlaz, a s desne strane - prvo "zeleno", zatim "plavo". Ako je LED već bila u upotrebi, njeni izlazi mogli bi se proizvoljno skratiti i morat ćete pribjeći drugim metodama da biste odredili pinout:

1. Možete definirati zajedničku žicu s multimetar. Potrebno je uključiti uređaj u režimu testiranja dioda i spojiti stezaljke uređaja na predviđenu zajedničku nogu i na bilo koju drugu, zatim promijeniti polaritet spoja (kao u uobičajenom ispitivanju poluvodičkog spoja). Ako je očekivani zajednički izlaz ispravno određen, tada će (sa sva tri servisna elementa) tester pokazati beskonačan otpor u jednom smjeru, a konačni otpor u drugom (točna vrijednost ovisi o vrsti LED-a). Ako se u oba slučaja pojavi otvoren signal na displeju testera, tada je izlaz pogrešno odabran i test se mora ponoviti s drugom nogom. Može se pokazati da je ispitni napon multimetra dovoljan da zapali kristal. U tom slučaju možete dodatno provjeriti ispravnost pinouta bojom sjaja p-n spoja.
2. Drugi način je dovođenje struje na predviđeni zajednički terminal i bilo koju drugu nogu LED-a. Ako je zajednička točka odabrana ispravno, to se može provjeriti sjajem kristala.

Važno! Prilikom provjere s izvorom napajanja potrebno je glatko podići napon od nule i ne prelaziti vrijednost od 3,5-4 V. Ako nema reguliranog izvora, možete spojiti LED na izlaz istosmjernog napona preko strujnog ograničavača otpornik.

Za LED diode s odvojenim iglama, definicija pinouta je svedena na pojašnjenje polariteta te raspored kristala po boji.To se također može učiniti gore navedenim metodama.

Bit će korisno znati:

Prednosti i nedostaci RGB LED dioda

RGB-LED imaju sve prednosti koje imaju poluvodički elementi koji emitiraju svjetlost. To su niske cijene, visoka energetska učinkovitost, dugi vijek trajanja itd. Izrazita prednost trobojnih LED dioda je mogućnost dobivanja gotovo bilo koje nijanse sjaja na jednostavan način i po niskoj cijeni, kao i promjena boja u dinamici.

Glavni nedostatak RGB-LED je nemogućnost dobivanja čiste bijele boje miješanjem tri boje. Za to će biti potrebno sedam nijansi (primjer je duga - njenih sedam boja rezultat su obrnutog procesa: razlaganja vidljive svjetlosti na komponente). To nameće ograničenja za korištenje trobojnih svjetiljki kao rasvjetnih elemenata. Kako bi se donekle kompenzirala ova neugodna značajka, pri izradi LED traka koristi se RGBW princip. Za svaku trobojnu LED diodu ugrađuje se po jedan bijeli sjajni element (zbog fosfora). Ali trošak takvog rasvjetnog uređaja značajno se povećava. Dostupne su i RGBW LED diode. U kućištu su ugrađena četiri kristala - tri za dobivanje originalnih boja, četvrti - za dobivanje bijele, emitira svjetlost zbog fosfora.

Shema ožičenja za RGBW verziju s dodatnim kontaktom.

Doživotno

Razdoblje rada uređaja od tri kristala određeno je vremenom između kvarova najkratkotrajnijeg elementa. U ovom slučaju je približno isto za sva tri p-n spoja. Proizvođači tvrde da je vijek trajanja RGB elemenata na razini od 25.000-30.000 sati. Ali ovu brojku treba tretirati s oprezom.Navedeni vijek trajanja je ekvivalentan neprekidnom radu 3-4 godine. Malo je vjerojatno da je itko od proizvođača provodio testove vijeka trajanja (pa čak i u raznim toplinskim i električnim načinima) za tako dugo razdoblje. Za to vrijeme pojavljuju se nove tehnologije, testovi se moraju započeti iznova - i tako u nedogled. Jamstveni rok rada je mnogo informativniji. I to je 10.000-15.000 sati. Sve što slijedi je u najboljem slučaju matematičko modeliranje, u najgorem goli marketing. Problem je u tome što obično nema podataka o jamstvu proizvođača za uobičajene jeftine LED diode. Ali možete se usredotočiti na 10.000-15.000 sati i imati na umu otprilike istu količinu. A onda se oslonite samo na sreću. I još jedna stvar - vijek trajanja jako ovisi o toplinskom režimu tijekom rada. Stoga će isti element u različitim uvjetima trajati različito vrijeme. Da biste produžili život LED-a, morate biti pažljivi na problem odvođenja topline, ne zanemariti radijatore i stvoriti uvjete za prirodnu cirkulaciju zraka, au nekim slučajevima pribjegavati prisilnoj ventilaciji.

Ali čak i smanjeni rokovi su nekoliko godina rada (jer LED neće raditi bez stanki). Stoga pojava trobojnih LED dioda omogućuje dizajnerima da naširoko koriste poluvodičke uređaje u svojim idejama, a inženjerima da implementiraju ove ideje "u hardveru".