Značilnost RGB LED
Osvetlitev ozadja, ki spremeni svojo barvo, izgleda spektakularno. Uporablja se za reklamne objekte, dekorativno razsvetljavo arhitekturnih objektov, ob različnih predstavah in javnih prireditvah. Eden od načinov za izvedbo takšne osvetlitve ozadja je uporaba tribarvnih LED.
Kaj je RGB LED
Navadne polprevodniške naprave, ki oddajajo svetlobo, imajo en p-n stičišče v enem paketu ali pa so matrika več enakih stičišč (COB tehnologija). To vam omogoča, da dobite eno barvo sijaja v vsakem trenutku - neposredno iz rekombinacije glavnih nosilcev ali iz sekundarnega sijaja fosforja. Druga tehnologija je razvijalcem dala veliko možnosti pri izbiri barve sijaja, vendar naprava med delovanjem ne more spremeniti barve sevanja.
RGB LED vsebuje tri p-n stičišča z različnimi barvami sijanja v enem paketu:
- rdeča (rdeča);
- zelena (Zelena);
- modra.
Okrajšava angleških imen vsake barve je dala ime tej vrsti LED.
Vrste RGB diod
Tribarvne LED diode so glede na način povezovanja kristalov v ohišju razdeljene na tri vrste:
- s skupno anodo (imajo 4 izhode);
- s skupno katodo (imajo 4 izhode);
- z ločenimi elementi (imeti 6 zaključkov).
Način krmiljenja naprave je odvisen od različice LED.
Glede na vrsto leče so LED diode:
- s prozorno lečo;
- z matiranimi lečami.
Elementi RGB s prozornimi lečami bodo morda potrebovali dodatne difuzorje svetlobe za doseganje mešanih odtenkov. V nasprotnem primeru so lahko vidne posamezne barvne komponente.
Načelo delovanja
Načelo delovanja RGB LED temelji na mešanju barv. Nadzorovan vžig enega, dveh ali treh elementov vam omogoča, da dobite drugačen sijaj.
Posamezni vklop kristalov daje tri ustrezne barve. Vključitev v paru vam omogoča, da dosežete sijaj:
- rdeča + zelena p-n stičišča bodo sčasoma dala rumeno;
- modra + zelena pri mešanju daje turkizno;
- rdeča + modra naredijo vijolično.
Vključitev vseh treh elementov vam omogoča, da dobite belo.
Veliko več možnosti daje mešanje barv v različnih razmerjih. To je mogoče storiti z ločenim nadzorom svetlosti sijaja vsakega kristala. Če želite to narediti, morate individualno prilagoditi tok, ki teče skozi LED diode.
RGB LED krmiljenje in shema ožičenja
RGB LED se krmili na enak način kot običajna LED - z uporabo neposredne napetosti anoda-katoda in ustvarjanjem toka skozi p-n spoj.Zato je treba tribarvni element povezati z virom energije prek predstikalnih uporov - vsak kristal skozi svoj upor. Izračunaj lahko je preko nazivnega toka elementa in delovne napetosti.
Tudi če so združeni v istem paketu, imajo lahko različni kristali različne parametre, zato jih ni mogoče povezati vzporedno.
Tipične značilnosti za tribarvno napravo z majhno močjo s premerom 5 mm so podane v tabeli.
| Rdeča (R) | zelena (G) | modra (B) | |
| Največja napetost naprej, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Nazivni tok, mA | 20 | 20 | 20 |
Očitno ima rdeči kristal napetost naprej, ki je polovica manjša od ostalih dveh. Vzporedna vključitev elementov bo povzročila drugačno svetlost sijaja ali odpoved enega ali vseh p-n stičišč.
Stalna povezava z virom napajanja vam ne omogoča uporabe vseh zmogljivosti elementa RGB. V statičnem načinu tribarvna naprava opravlja samo funkcije enobarvne, vendar stane veliko več kot običajna LED. Zato je veliko bolj zanimiv dinamični način, v katerem je mogoče nadzorovati barvo sijaja. To se naredi preko mikrokrmilnika. Njegovi izhodi v večini primerov zagotavljajo izhodni tok 20 mA, vendar je to treba vsakič navesti v podatkovnem listu. Povežite LED na izhodna vrata prek upora za omejevanje toka. Kompromisna možnost pri napajanju mikrovezja iz 5 V je upor 220 ohmov.
Elemente s skupnimi katodami krmilimo z uporabo logične enote na izhodu, s skupnimi anodami - logično ničlo. Programsko ni težko spremeniti polarnosti krmilnega signala. LED z ločenimi izhodi je lahko povezati in upravljati na kakršen koli način.
Če izhodi mikrokrmilnika niso zasnovani za nazivni tok LED, je treba LED priključiti preko tranzistorskih stikal.
V teh tokokrogih se obe vrsti LED sveti z uporabo pozitivne ravni na ključnih vhodih.
Omenjeno je bilo, da se svetlost sijaja nadzoruje s spreminjanjem toka skozi element, ki oddaja svetlobo. Digitalni izhodi mikrokrmilnika ne morejo neposredno krmiliti toka, ker imajo dve stanji - visoko (ustreza napajalni napetosti) in nizko (ustreza ničelni napetosti). Vmesnih položajev ni, zato se za nastavitev toka uporabljajo drugi načini. Na primer metoda pulzno-širinske modulacije (PWM) krmilnega signala. Njegovo bistvo je v tem, da se na LED ne uporablja konstantna napetost, ampak impulzi določene frekvence. Mikrokrmilnik v skladu s programom spreminja razmerje impulza in pavze. To spremeni povprečno napetost in povprečni tok skozi LED pri konstantni amplitudi napetosti.
Obstajajo specializirani krmilniki, zasnovani posebej za nadzor sijaja tribarvnih LED. Prodajajo se v obliki končne naprave. Uporabljajo tudi metodo PWM.
Pinout
Če je nova, nespajkana LED dioda, je mogoče vizualno določiti pinout. Za katero koli vrsto povezave (skupna anoda ali skupna katoda) ima vodnik, povezan z vsemi tremi elementi, najdaljšo dolžino.Če ohišje obrnete tako, da je dolga noga na levi strani, bo levo od nje "rdeč" izhod, na desni strani pa - najprej "zelena", nato "modra". Če je bila LED že v uporabi, bi se njeni izhodi lahko poljubno skrajšali in za določitev pinout boste morali uporabiti druge metode:
- Določite lahko skupno žico z multimeter. Napravo je treba vklopiti v načinu testiranja diode in spojke naprave priključiti na predvideno skupno nogo in na katero koli drugo, nato spremeniti polarnost povezave (kot pri običajnem preizkusu polprevodniškega spoja). Če je pričakovani skupni izhod pravilno določen, bo (z vsemi tremi uporabnimi elementi) tester pokazal neskončen upor v eni smeri in končni upor v drugi (točna vrednost je odvisna od vrste LED). Če je v obeh primerih na zaslonu preizkuševalca odprt signal, je izhod izbran napačno in je treba test ponoviti z drugo nogo. Lahko se izkaže, da je testna napetost multimetra dovolj za vžig kristala. V tem primeru lahko dodatno preverite pravilnost pinouta z barvo sijaja p-n stičišča.
- Drug način je napajanje na predvideni skupni terminal in katero koli drugo nogo LED. Če je skupna točka pravilno izbrana, je to mogoče preveriti s sijajem kristala.
Pomembno! Pri preverjanju z virom napajanja je potrebno gladko dvigniti napetost od nič in ne preseči vrednosti 3,5-4 V. Če ni reguliranega vira, lahko LED priključite na izhod enosmerne napetosti preko tokovnega omejevalnika upor.
Za LED diode z ločenimi nožicami je definicija pinout zmanjšana na razjasnitev polarnosti in razporeditev kristalov po barvah.To je mogoče storiti tudi z uporabo zgornjih metod.
Koristno bo vedeti:
Prednosti in slabosti RGB LED
RGB-LED imajo vse prednosti, ki jih imajo polprevodniški elementi, ki oddajajo svetlobo. To so nizki stroški, visoka energetska učinkovitost, dolga življenjska doba itd. Izrazita prednost tribarvnih LED je zmožnost pridobivanja skoraj vseh odtenkov sijaja na preprost način in po nizki ceni ter spreminjanje barv v dinamiki.
Glavna pomanjkljivost RGB-LED je nezmožnost pridobitve čiste bele barve z mešanjem treh barv. To bo zahtevalo sedem odtenkov (primer je mavrica - njenih sedem barv je rezultat obratnega procesa: razgradnje vidne svetlobe na komponente). To nalaga omejitve pri uporabi tribarvnih svetilk kot svetlobnih elementov. Da bi nekoliko kompenzirali to neprijetno lastnost, se pri ustvarjanju LED trakov uporablja princip RGBW. Za vsako tribarvno LED je nameščen en beli žareč element (zaradi fosforja). Toda stroški takšne svetlobne naprave se znatno povečajo. Na voljo so tudi RGBW LED. V ohišju imajo vgrajene štiri kristale – tri za pridobitev originalnih barv, četrtega – za pridobitev bele, oddaja svetlobo zaradi fosforja.
Življenska doba
Obdobje delovanja naprave treh kristalov je določeno s časom med okvarami najbolj kratkotrajnega elementa. V tem primeru je približno enako za vse tri p-n stičišča. Proizvajalci trdijo, da je življenjska doba elementov RGB na ravni 25.000-30.000 ur. Toda s to številko je treba ravnati previdno.Navedena življenjska doba je enaka neprekinjenemu delovanju 3-4 leta. Malo verjetno je, da je kateri od proizvajalcev izvajal življenjske teste (in celo v različnih termičnih in električnih načinih) tako dolgo. V tem času se pojavijo nove tehnologije, teste je treba začeti na novo - in tako naprej do neskončnosti. Garancijska doba delovanja je veliko bolj informativna. In to je 10.000-15.000 ur. Vse, kar sledi, je v najboljšem primeru matematično modeliranje, v najslabšem primeru golo trženje. Težava je v tem, da običajno ni proizvajalčevih informacij o garanciji za običajne poceni LED diode. Lahko pa se osredotočite na 10.000-15.000 ur in ne pozabite na približno enako količino. In potem se zanašajte samo na srečo. In še ena stvar - življenjska doba je zelo odvisna od toplotnega režima med delovanjem. Zato bo isti element v različnih pogojih trajal različne čase. Za podaljšanje življenjske dobe LED je treba biti pozoren na problem odvajanja toplote, ne zanemarjati radiatorjev in ustvarjati pogoje za naravno kroženje zraka, v nekaterih primerih pa se zateči k prisilnemu prezračevanju.
Toda tudi skrajšani roki so večletno delovanje (ker LED ne bo delovala brez premora). Zato videz tribarvnih LED diod omogoča oblikovalcem, da v svojih idejah široko uporabljajo polprevodniške naprave, inženirjem pa te ideje izvajajo "v strojni opremi".
