Karakteristisk for RGB LED
Baggrundsbelysningen, der skifter farve, ser spektakulær ud. Det bruges til reklamegenstande, dekorativ belysning af arkitektoniske genstande, under forskellige shows og offentlige begivenheder. En måde at implementere en sådan baggrundsbelysning på er at bruge trefarvede LED'er.
Hvad er RGB LED
Almindelige lysemitterende halvlederenheder har en p-n-forbindelse i én pakke, eller de er en matrix af flere identiske forbindelser (COB teknologi). Dette giver dig mulighed for at få én glødfarve på hvert tidspunkt - direkte fra rekombinationen af hovedbærerne eller fra fosforens sekundære glød. Den anden teknologi gav udviklere rig mulighed for at vælge farven på gløden, men enheden kan ikke ændre farven på strålingen under drift.
RGB LED'en indeholder tre p-n junctions med forskellige glødfarver i én pakke:
- rød (rød);
- grøn (Grøn);
- blå.
Forkortelsen af de engelske navne på hver farve gav navnet til denne type LED.
Typer af RGB dioder
Tre-farvede LED'er er opdelt i tre typer i henhold til metoden til at forbinde krystallerne inde i kabinettet:
- med en fælles anode (har 4 udgange);
- med en fælles katode (har 4 udgange);
- med separate elementer (har 6 konklusioner).
Den måde, enheden styres på, afhænger af LED-versionen.
Afhængigt af typen af linse er LED'er:
- med gennemsigtig linse;
- med frostet linse.
Klare linse RGB-elementer kan kræve yderligere lysdiffusorer for at opnå blandede nuancer. Ellers kan individuelle farvekomponenter være synlige.
Funktionsprincip
Funktionsprincippet for RGB LED'er er baseret på blanding af farver. Kontrolleret tænding af et, to eller tre elementer giver dig mulighed for at få en anderledes glød.
Tænde for krystallerne individuelt giver de tre tilsvarende farver. Parvis inklusion giver dig mulighed for at opnå en glød:
- rød + grøn p-n-kryds vil til sidst give gul;
- blå + grøn når det blandes giver turkis;
- rød + blå gør lilla.
Medtagelsen af alle tre elementer giver dig mulighed for at blive hvid.
Meget flere muligheder gives ved at blande farver i forskellige proportioner. Dette kan gøres ved separat at styre lysstyrken af gløden af hver krystal. For at gøre dette skal du individuelt justere strømmen, der løber gennem LED'erne.
RGB LED kontrol og ledningsdiagram
RGB LED styres på samme måde som en konventionel LED - ved at påføre en direkte anode-katode spænding og skabe en strøm gennem p-n krydset.Derfor er det nødvendigt at forbinde et trefarvet element til en strømkilde gennem ballastmodstande - hver krystal gennem sin egen modstand. Beregn det kan være gennem elementets mærkestrøm og driftsspænding.
Selv når de kombineres i samme pakke, kan forskellige krystaller have forskellige parametre, så de kan ikke forbindes parallelt.
Typiske egenskaber for en trefarvet enhed med lav effekt med en diameter på 5 mm er angivet i tabellen.
| Rød (R) | Grøn (G) | Blå (B) | |
| Maksimal fremadspænding, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Mærkestrøm, mA | 20 | 20 | 20 |
Det er klart, at den røde krystal har en fremadspænding, der er halvdelen af de to andre. Parallel inklusion af elementer vil føre til en anden lysstyrke af gløden eller svigt af en eller alle p-n-kryds.
Permanent forbundet til en strømkilde giver dig ikke mulighed for at bruge RGB-elementets fulde funktioner. I statisk tilstand udfører en trefarvet enhed kun funktionerne i en monokrom, men koster meget mere end en konventionel LED. Derfor er den dynamiske tilstand meget mere interessant, hvor farven på gløden kan styres. Dette gøres gennem en mikrocontroller. Dens udgange giver i de fleste tilfælde en udgangsstrøm på 20 mA, men dette skal angives i dataarket hver gang. Tilslut LED'en til udgangsportene gennem en strømbegrænsende modstand. En kompromismulighed ved strømforsyning til mikrokredsløbet fra 5 V er en modstand på 220 ohm.
Elementer med fælles katoder styres ved at anvende en logisk enhed til udgangen, med fælles anoder - et logisk nul. Det er ikke svært at ændre polariteten af styresignalet programmæssigt. LED med separate udgange kan være Opret forbindelse og administrere på enhver måde.
Hvis mikrocontrollerens udgange ikke er designet til LED'ens nominelle strøm, skal LED'en forbindes via transistorkontakter.
I disse kredsløb tændes begge typer LED'er ved at anvende et positivt niveau på nøgleindgangene.
Det blev nævnt, at lysstyrken af gløden styres ved at ændre strømmen gennem det lysemitterende element. Mikrocontrollerens digitale udgange kan ikke direkte styre strømmen, fordi de har to tilstande - høj (svarende til forsyningsspændingen) og lav (svarende til nulspænding). Der er ingen mellempositioner, så andre måder bruges til at justere strømmen. For eksempel metoden til pulsbreddemodulation (PWM) af styresignalet. Dens essens ligger i det faktum, at der ikke påføres en konstant spænding på LED'en, men pulser af en bestemt frekvens. Mikrocontrolleren ændrer i overensstemmelse med programmet forholdet mellem puls og pause. Dette ændrer den gennemsnitlige spænding og den gennemsnitlige strøm gennem LED'en ved en konstant spændingsamplitude.
Der er specialiserede controllere designet specifikt til at styre gløden af tre-farve LED'er. De sælges i form af en færdig enhed. De bruger også PWM-metoden.
Pinout
Hvis der er en ny, ikke-loddet LED, så kan pinout bestemmes visuelt. For enhver type forbindelse (fælles anode eller fælles katode) har den ledning, der er forbundet til alle tre elementer, den længste længde.Hvis du drejer sagen, så det lange ben er på venstre side, vil der til venstre for det være en "rød" udgang, og til højre side - først "grøn", derefter "blå". Hvis LED'en allerede var i brug, kunne dens udgange forkortes vilkårligt, og du bliver nødt til at ty til andre metoder for at bestemme pinout:
- Du kan definere en fælles ledning med multimeter. Det er nødvendigt at tænde for enheden i diodetesttilstand og forbinde enhedens klemmer til det tilsigtede fælles ben og til ethvert andet, og derefter ændre polariteten af forbindelsen (som i den sædvanlige test af et halvlederforbindelse). Hvis det forventede fælles output bestemmes korrekt, så (med alle tre brugbare elementer) vil testeren vise uendelig modstand i den ene retning og endelig modstand i den anden (den nøjagtige værdi afhænger af typen af LED). Hvis der i begge tilfælde er et åbent signal på testerens display, er udgangen valgt forkert, og testen skal gentages med det andet ben. Det kan vise sig, at multimeterets testspænding er nok til at antænde krystallen. I dette tilfælde kan du desuden verificere korrektheden af pinout ved farven på gløden af p-n-krydset.
- En anden måde er at tilføre strøm til den tilsigtede fælles terminal og ethvert andet ben på LED'en. Hvis det fælles punkt er valgt korrekt, kan dette verificeres ved krystallens glød.
Vigtig! Ved kontrol med en strømkilde er det nødvendigt at hæve spændingen jævnt fra nul og ikke overstige værdien på 3,5-4 V. Hvis der ikke er nogen reguleret kilde, kan du tilslutte LED'en til DC-spændingsudgangen gennem en strømbegrænsende modstand.
For LED'er med separate stifter er definitionen af pinout reduceret til polaritetsafklaring og arrangementet af krystaller efter farve.Dette kan også gøres ved hjælp af ovenstående metoder.
Det vil være nyttigt at vide:
Fordele og ulemper ved RGB LED'er
RGB-LED'er har alle de fordele, som halvledere lysemitterende elementer har. Disse er lave omkostninger, høj energieffektivitet, lang levetid osv. En karakteristisk fordel ved tre-farve LED'er er evnen til at opnå næsten enhver nuance af glød på en enkel måde og til en lav pris, samt skiftende farver i dynamikken.
Den største ulempe ved RGB-LED'er er umuligheden af at opnå ren hvid ved at blande tre farver. Dette vil kræve syv nuancer (et eksempel er regnbuen - dens syv farver er resultatet af den omvendte proces: nedbrydning af synligt lys til komponenter). Dette pålægger begrænsninger for brugen af trefarvede lamper som belysningselementer. For lidt at kompensere for denne ubehagelige egenskab, bruges RGBW-princippet, når man laver LED-strips. For hver tre-farvet LED er der installeret et hvidt lyselement (på grund af fosforet). Men prisen på en sådan belysningsenhed stiger markant. RGBW LED'er er også tilgængelige. De har fire krystaller installeret i kabinettet - tre for at opnå de originale farver, den fjerde - for at opnå hvid, udsender den lys på grund af fosforen.
Livstid
Driftsperioden for en enhed med tre krystaller bestemmes af tiden mellem fejl i det mest kortlivede element. I dette tilfælde er det omtrent det samme for alle tre p-n-kryds. Producenter hævder levetiden for RGB-elementer på niveauet 25.000-30.000 timer. Men denne figur skal behandles med forsigtighed.Den angivne levetid svarer til kontinuerlig drift i 3-4 år. Det er usandsynligt, at nogen af producenterne har udført livstests (og endda i forskellige termiske og elektriske tilstande) i så lang en periode. I denne tid dukker nye teknologier op, test skal startes på ny – og så videre i det uendelige. Garantiperioden for driften er meget mere informativ. Og det er 10.000-15.000 timer. Alt, hvad der følger efter, er i bedste fald matematisk modellering, i værste fald nøgen markedsføring. Problemet er, at der normalt ikke er nogen producentens garantioplysninger for almindelige billige lysdioder. Men du kan fokusere på 10.000-15.000 timer og huske på omtrent samme mængde. Og så stol kun på held. Og en ting mere - levetiden er meget afhængig af det termiske regime under drift. Derfor vil det samme element under forskellige forhold holde til forskellige tidspunkter. For at forlænge LED'ens levetid skal man være opmærksom på problemet med varmeafledning, ikke forsømme radiatorer og skabe betingelser for naturlig luftcirkulation og i nogle tilfælde ty til tvungen ventilation.
Men selv de reducerede vilkår er flere års drift (fordi LED'en ikke fungerer uden pauser). Derfor giver udseendet af trefarvede LED'er designere mulighed for i vid udstrækning at bruge halvlederenheder i deres ideer, og ingeniører til at implementere disse ideer "i hardware".
