Az RGB LED jellemzői
A színét megváltoztató háttérvilágítás látványosan néz ki. Reklámtárgyak reklámozására, építészeti tárgyak díszvilágítására, különféle bemutatók és nyilvános rendezvények alkalmával használják. Az ilyen háttérvilágítás megvalósításának egyik módja a háromszínű LED-ek használata.
Mi az az RGB LED
A hagyományos fénykibocsátó félvezető eszközök egy csomagban egy p-n átmenetet tartalmaznak, vagy több azonos átmenet mátrixa (COB technológia). Ez lehetővé teszi, hogy minden pillanatban egy ragyogó színt kapjon - közvetlenül a fő hordozók rekombinációjából vagy a foszfor másodlagos ragyogásából. A második technológia bőséges lehetőséget adott a fejlesztőknek a fényezés színének megválasztásában, de a készülék működés közben nem tudja megváltoztatni a sugárzás színét.
Az RGB LED három p-n csomópontot tartalmaz különböző fényezési színekkel egy csomagban:
- piros (Piros);
- zöld (Zöld);
- kék.
Az egyes színek angol nevének rövidítése adta a nevet ennek a LED-típusnak.
Az RGB diódák típusai
A háromszínű LED-ek három típusra oszthatók a kristályok házon belüli csatlakoztatásának módja szerint:
- közös anóddal (4 kimenettel rendelkezik);
- közös katóddal (4 kimenettel rendelkezik);
- külön elemekkel (legyen 6 következtetés).
Az eszköz vezérlésének módja a LED verziójától függ.
Az objektív típusától függően a LED-ek a következők:
- átlátszó lencsével;
- matt lencsével.
Az átlátszó lencsés RGB elemekhez további fényszórókra lehet szükség a vegyes árnyalatok eléréséhez. Ellenkező esetben az egyes színösszetevők láthatók lehetnek.
Működés elve
Az RGB LED-ek működési elve a színek keverésén alapul. Az egy, két vagy három elem szabályozott gyújtása lehetővé teszi, hogy eltérő fényt kapjon.
A kristályokat külön-külön bekapcsolva három megfelelő színt kapunk. A páronkénti beillesztés lehetővé teszi a ragyogás elérését:
- piros + zöld p-n csomópontok végül sárga színt adnak;
- kék + zöld keverve türkizt ad;
- piros + kék lilává tesz.
Mindhárom elem felvétele lehetővé teszi, hogy fehéret kapjon.
Sokkal több lehetőséget ad a színek különböző arányú keverése. Ezt úgy lehet megtenni, hogy az egyes kristályok izzásának fényerejét külön szabályozzuk. Ehhez egyedileg kell beállítani a LED-eken átfolyó áramot.
RGB LED vezérlés és bekötési rajz
Az RGB LED vezérlése ugyanúgy történik, mint a hagyományos LED-ek - közvetlen anód-katód feszültség alkalmazásával, és a p-n átmeneten keresztül áramot hoznak létre.Ezért egy háromszínű elemet előtétellenállásokon keresztül kell csatlakoztatni az áramforráshoz - minden kristály a saját ellenállásán keresztül. Kiszámítja lehet az elem névleges áramán és üzemi feszültségén keresztül.
Ugyanabban a csomagban kombinálva is eltérő paraméterekkel rendelkezhetnek a különböző kristályok, így nem kapcsolhatók párhuzamosan.
A kis teljesítményű, 5 mm átmérőjű háromszínű készülék jellemző jellemzőit a táblázat tartalmazza.
| piros (R) | zöld (G) | kék (B) | |
| Maximális előremenő feszültség, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Névleges áram, mA | 20 | 20 | 20 |
Nyilvánvaló, hogy a piros kristály előremenő feszültsége fele akkora, mint a másik kettőé. Az elemek párhuzamos beépítése az izzás eltérő fényerejét vagy egy vagy az összes p-n átmenet meghibásodását eredményezi.
Az áramforráshoz való állandó csatlakoztatás nem teszi lehetővé az RGB elem teljes képességének kihasználását. Statikus módban egy háromszínű készülék csak a monokróm funkcióit látja el, de sokkal többe kerül, mint egy hagyományos LED. Ezért sokkal érdekesebb a dinamikus mód, amelyben a ragyogás színe szabályozható. Ez egy mikrokontrolleren keresztül történik. Kimenetei a legtöbb esetben 20 mA kimeneti áramot adnak, de ezt minden alkalommal meg kell adni az adatlapon. Csatlakoztassa a LED-et a kimeneti portokhoz egy áramkorlátozó ellenálláson keresztül. Egy kompromisszumos lehetőség a mikroáramkör 5 V-ról történő táplálásakor a 220 ohmos ellenállás.
A közös katóddal rendelkező elemek vezérlése logikai egység alkalmazásával történik a kimenetre, közös anódokkal - logikai nulla. Nem nehéz a vezérlőjel polaritását programozottan megváltoztatni. LED külön kimenettel lehet csatlakozni és bármilyen módon kezelni.
Ha a mikrokontroller kimenetei nem a LED névleges áramára vannak tervezve, akkor a LED-et tranzisztoros kapcsolókon keresztül kell csatlakoztatni.
Ezekben az áramkörökben mindkét típusú LED világít úgy, hogy pozitív szintet kapcsolnak a kulcsbemenetekre.
Megemlítették, hogy a fényerőt a fénykibocsátó elemen áthaladó áram változtatásával szabályozzák. A mikrokontroller digitális kimenetei nem tudják közvetlenül szabályozni az áramot, mert két állapotuk van - magas (a tápfeszültségnek megfelelően) és alacsony (nulla feszültségnek megfelelő). Nincsenek közbenső pozíciók, így más módokat is alkalmaznak az áram beállítására. Például a vezérlőjel impulzusszélesség-modulációjának (PWM) módszere. Lényege abban rejlik, hogy nem állandó feszültséget adnak a LED-re, hanem egy bizonyos frekvenciájú impulzusokat. A mikrokontroller a programnak megfelelően megváltoztatja az impulzus és a szünet arányát. Ez megváltoztatja az átlagos feszültséget és az átlagos áramerősséget a LED-en keresztül állandó feszültségamplitúdó mellett.
Vannak speciális vezérlők, amelyeket kifejezetten a háromszínű LED-ek fényének szabályozására terveztek. Kész eszköz formájában értékesítik. Használják a PWM módszert is.
Kitűzni
Ha van egy új, nem forrasztott LED, akkor a kivezetés vizuálisan meghatározható. Bármilyen típusú csatlakozásnál (közös anód vagy közös katód), a mindhárom elemhez csatlakoztatott vezeték a leghosszabb.Ha elfordítja a tokot úgy, hogy a hosszú láb a bal oldalon legyen, akkor balra lesz egy „piros” kimenet, a jobb oldalon pedig először „zöld”, majd „kék”. Ha a LED már használatban volt, a kimenetei tetszőlegesen lerövidíthetők, és más módszereket kell alkalmaznia a kivezetés meghatározásához:
- Ezzel közös vezetéket határozhat meg multiméter. Be kell kapcsolni a készüléket dióda tesztelési módban, és csatlakoztatni kell az eszköz bilincseit a tervezett közös lábhoz és bármely máshoz, majd módosítani kell a csatlakozás polaritását (mint a félvezető csomópont szokásos tesztelésekor). Ha a várható közös kimenetet helyesen határozzuk meg, akkor (mindhárom szervizelhető elem mellett) a teszter az egyik irányban végtelen ellenállást, a másikban véges ellenállást mutat (a pontos érték a LED típusától függ). Ha mindkét esetben nyitott jel van a teszter kijelzőjén, akkor a kimenet rosszul van kiválasztva, és a tesztet meg kell ismételni a másik lábbal. Kiderülhet, hogy a multiméter tesztfeszültsége elegendő a kristály meggyújtásához. Ebben az esetben a kivezetés helyességét a p-n átmenet fényének színével is ellenőrizheti.
- Egy másik mód az, hogy a tervezett közös terminálra és a LED bármely másik lábára áramot kell kapcsolni. Ha a közös pontot helyesen választjuk meg, ezt a kristály izzása igazolja.
Fontos! Áramforrással történő ellenőrzéskor a feszültséget zökkenőmentesen nulláról kell emelni, és nem lépheti túl a 3,5-4 V értéket. Ha nincs szabályozott forrás, a LED-et áramkorlátozón keresztül csatlakoztathatja a DC feszültség kimenetére. ellenállás.
A külön érintkezőkkel rendelkező LED-ek esetében a kivezetés definíciója lecsökken polaritás tisztázása és a kristályok szín szerinti elrendezése.Ez a fenti módszerekkel is megtehető.
Hasznos lesz tudni:
Az RGB LED-ek előnyei és hátrányai
Az RGB-LED-ek minden előnnyel rendelkeznek, mint a félvezető fénykibocsátó elemek. Ezek az alacsony költségek, a magas energiahatékonyság, a hosszú élettartam stb. A háromszínű LED-ek megkülönböztető előnye, hogy egyszerűen és alacsony áron szinte bármilyen fényárnyalatot kapnak, valamint dinamikusan változtatják a színeket.
Az RGB-LED-ek fő hátránya, hogy három szín keverésével nem lehet tiszta fehéret elérni. Ehhez hét árnyalatra lesz szükség (példa erre a szivárvány – hét színe fordított folyamat eredménye: a látható fény komponensekre bomlása). Ez korlátozza a háromszínű lámpák világítóelemként való használatát. Ennek a kellemetlen tulajdonságnak valamelyest kompenzálására az RGBW elvet alkalmazzák a LED-szalagok létrehozásakor. Minden háromszínű LED-hez egy fehér világító elem van felszerelve (a foszfor miatt). De egy ilyen világítóeszköz költsége jelentősen megnő. RGBW LED-ek is rendelkezésre állnak. Négy kristály van beépítve a tokba - három az eredeti színek, a negyedik - a fehér szín eléréséhez, a foszfor hatására fényt bocsát ki.
Élettartam
A három kristályból álló eszköz működési idejét a legrövidebb élettartamú elem meghibásodása közötti idő határozza meg. Ebben az esetben ez megközelítőleg mindhárom p-n átmenetre azonos. A gyártók az RGB elemek élettartamát 25 000-30 000 óra szinten állítják. De ezt a számot óvatosan kell kezelni.A megadott élettartam 3-4 éves folyamatos működésnek felel meg. Valószínűtlen, hogy a gyártók közül bármelyik is végzett élettartam-teszteket (sőt különféle termikus és elektromos üzemmódokban) ilyen hosszú ideig. Ez idő alatt új technológiák jelennek meg, a teszteket újra kell kezdeni – és így tovább a végtelenségig. A jótállási idő sokkal informatívabb. És ez 10 000-15 000 óra. Minden, ami ezután következik, jó esetben matematikai modellezés, rosszabb esetben csupasz marketing. A probléma az, hogy a gyakori olcsó LED-ekre általában nincs gyártói garanciális információ. De 10 000-15 000 órára koncentrálhat, és körülbelül ugyanennyit tarthat szem előtt. És akkor csak a szerencsében bízhat. És még egy dolog - az élettartam nagyban függ a működés közbeni hőviszonyoktól. Ezért ugyanaz az elem különböző körülmények között különböző ideig tart. A LED élettartamának meghosszabbításához figyelni kell a hőelvezetés problémájára, ne hagyja figyelmen kívül a radiátorokat, és teremtsen feltételeket a természetes légáramláshoz, és bizonyos esetekben kényszerszellőztetést kell alkalmazni.
De még a csökkentett időtartamok is több éves üzemidőt jelentenek (mert a LED nem működik szünet nélkül). Ezért a háromszínű LED-ek megjelenése lehetővé teszi a tervezők számára, hogy széles körben alkalmazzák a félvezető eszközöket ötleteikben, a mérnökök pedig ezeket az ötleteket „hardverben” valósítsák meg.
