Característica del LED RGB
La llum de fons que canvia de color té un aspecte espectacular. S'utilitza per a objectes publicitaris, il·luminació decorativa d'objectes arquitectònics, durant diversos espectacles i actes públics. Una manera d'implementar aquesta il·luminació de fons és utilitzar LED tricolors.
Què és el LED RGB
Els dispositius semiconductors emissors de llum ordinaris tenen una unió p-n en un paquet, o són una matriu de diverses unions idèntiques (Tecnologia COB). Això us permet obtenir un color brillant a cada moment, directament de la recombinació dels portadors principals o de la resplendor secundària del fòsfor. La segona tecnologia va oferir als desenvolupadors àmplies oportunitats per triar el color de la resplendor, però el dispositiu no pot canviar el color de la radiació durant el funcionament.
El LED RGB conté tres unions p-n amb diferents colors brillants en un sol paquet:
- vermell (vermell);
- verd (verd);
- blau.
L'abreviatura dels noms anglesos de cada color va donar el nom a aquest tipus de LED.
Tipus de díodes RGB
Els LED de tres colors es divideixen en tres tipus segons el mètode de connexió dels cristalls dins de la caixa:
- amb un ànode comú (tenen 4 sortides);
- amb un càtode comú (tenen 4 sortides);
- amb elements separats (tingueu 6 conclusions).
La manera com es controla el dispositiu depèn de la versió del LED.
Segons el tipus de lent, els LED són:
- amb lent transparent;
- amb lent gelada.
Els elements RGB de lents clares poden requerir difusors de llum addicionals per aconseguir tonalitats mixtes. En cas contrari, els components de color individuals poden ser visibles.
Principi de funcionament
El principi de funcionament dels LED RGB es basa en la barreja de colors. L'encesa controlada d'un, dos o tres elements permet obtenir una brillantor diferent.
Encendre els cristalls individualment dóna els tres colors corresponents. La inclusió per parelles us permet aconseguir una brillantor:
- les unions p-n vermell + verd eventualment donaran groc;
- blau + verd quan es barreja dóna turquesa;
- vermell + blau fan porpra.
La inclusió dels tres elements et permet aconseguir blanc.
Es donen moltes més possibilitats barrejant colors en diverses proporcions. Això es pot fer controlant per separat la brillantor de la brillantor de cada cristall. Per fer-ho, heu d'ajustar individualment el corrent que flueix pels LED.
Control LED RGB i diagrama de cablejat
El LED RGB es controla de la mateixa manera que un LED convencional, aplicant una tensió directa ànode-càtode i creant un corrent a través de la unió p-n.Per tant, cal connectar un element tricolor a una font d'alimentació mitjançant resistències de llast: cada cristall a través de la seva pròpia resistència. Calcular pot ser a través del corrent nominal de l'element i la tensió de funcionament.
Fins i tot quan es combinen en el mateix paquet, diferents cristalls poden tenir diferents paràmetres, de manera que no es poden connectar en paral·lel.
A la taula es mostren les característiques típiques d'un dispositiu de tres colors de baixa potència amb un diàmetre de 5 mm.
| Vermell (R) | Verd (G) | Blau (B) | |
| Tensió directa màxima, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Corrent nominal, mA | 20 | 20 | 20 |
Òbviament, el cristall vermell té una tensió directa que és la meitat de la dels altres dos. La inclusió paral·lela d'elements provocarà una brillantor diferent de la resplendor o la fallada d'una o de totes les unions p-n.
La connexió permanent a una font d'alimentació no us permet utilitzar totes les capacitats de l'element RGB. En mode estàtic, un dispositiu de tres colors només realitza les funcions d'un de monocrom, però costa molt més que un LED convencional. Per tant, el mode dinàmic és molt més interessant, en què es pot controlar el color de la brillantor. Això es fa mitjançant un microcontrolador. Les seves sortides en la majoria dels casos proporcionen un corrent de sortida de 20 mA, però això s'ha d'especificar al full de dades cada vegada. Connecteu el LED als ports de sortida mitjançant una resistència limitadora de corrent. Una opció de compromís quan s'alimenta el microcircuit des de 5 V és una resistència de 220 ohms.
Els elements amb càtodes comuns es controlen aplicant una unitat lògica a la sortida, amb ànodes comuns: un zero lògic. No és difícil canviar la polaritat del senyal de control mitjançant programació. Pot ser LED amb sortides separades connectar i gestionar de qualsevol manera.
Si les sortides del microcontrolador no estan dissenyades per al corrent nominal del LED, el LED s'ha de connectar mitjançant interruptors de transistors.
En aquests circuits, ambdós tipus de LED s'encenen aplicant un nivell positiu a les entrades clau.
Es va esmentar que la brillantor de la resplendor es controla canviant el corrent a través de l'element emissor de llum. Les sortides digitals del microcontrolador no poden controlar directament el corrent, perquè tenen dos estats: alt (corresponent a la tensió d'alimentació) i baix (corresponent a la tensió zero). No hi ha posicions intermèdies, de manera que s'utilitzen altres maneres d'ajustar el corrent. Per exemple, el mètode de modulació d'amplada de pols (PWM) del senyal de control. La seva essència rau en el fet que no s'aplica una tensió constant al LED, sinó polsos d'una determinada freqüència. El microcontrolador, d'acord amb el programa, canvia la relació entre el pols i la pausa. Això canvia la tensió mitjana i el corrent mitjà a través del LED a una amplitud de tensió constant.
Hi ha controladors especialitzats dissenyats específicament per controlar la brillantor dels LED de tres colors. Es venen en forma d'aparell acabat. També utilitzen el mètode PWM.
Pinout
Si hi ha un LED nou no soldat, es pot determinar visualment el pinout. Per a qualsevol tipus de connexió (ànode comú o càtode comú), el cable connectat als tres elements té la longitud més llarga.Si gireu la caixa de manera que la cama llarga estigui al costat esquerre, a l'esquerra hi haurà una sortida "vermell" i al costat dret - primer "verd", després "blau". Si el LED ja estava en ús, les seves sortides es podrien escurçar arbitràriament i haureu de recórrer a altres mètodes per determinar el pinout:
- Podeu definir un cable comú amb multímetre. Cal encendre el dispositiu en mode de prova de díodes i connectar les pinces del dispositiu a la pota comuna prevista i a qualsevol altra, i després canviar la polaritat de la connexió (com a la prova habitual d'una unió semiconductora). Si la sortida comuna esperada es determina correctament, aleshores (amb els tres elements útils) el provador mostrarà una resistència infinita en una direcció i una resistència finita en l'altra (el valor exacte depèn del tipus de LED). Si en ambdós casos hi ha un senyal obert a la pantalla del provador, la sortida es selecciona incorrectament i la prova s'ha de repetir amb l'altra cama. Pot resultar que la tensió de prova del multímetre és suficient per encendre el cristall. En aquest cas, també podeu verificar la correcció del pinout pel color de la brillantor de la unió p-n.
- Una altra manera és aplicar energia al terminal comú previst i a qualsevol altra pota del LED. Si s'escull correctament el punt comú, això es pot comprovar amb la brillantor del cristall.
Important! Quan comproveu amb una font d'alimentació, cal augmentar la tensió des de zero sense excedir el valor de 3,5-4 V. Si no hi ha cap font regulada, podeu connectar el LED a la sortida de tensió de CC mitjançant una limitació de corrent. resistència.
Per als LED amb pins separats, la definició del pinout es redueix a aclariment de polaritat i la disposició dels cristalls per color.Això també es pot fer mitjançant els mètodes anteriors.
Serà útil saber:
Pros i contres dels LED RGB
Els LED RGB tenen tots els avantatges que tenen els elements emissors de llum semiconductors. Aquests són de baix cost, alta eficiència energètica, llarga vida útil, etc. Un avantatge distintiu dels LED de tres colors és la capacitat d'obtenir gairebé qualsevol to de brillantor d'una manera senzilla i a un preu baix, així com canviar els colors en la dinàmica.
El principal desavantatge dels LED RGB és la impossibilitat d'obtenir blanc pur barrejant tres colors. Això requerirà set tons (un exemple és l'arc de Sant Martí: els seus set colors són el resultat del procés invers: la descomposició de la llum visible en components). Això imposa restriccions a l'ús de làmpades de tres colors com a elements d'il·luminació. Per compensar una mica aquesta característica desagradable, s'utilitza el principi RGBW quan es creen tires LED. Per a cada LED de tres colors, s'instal·la un element brillant blanc (a causa del fòsfor). Però el cost d'aquest dispositiu d'il·luminació augmenta notablement. També hi ha LED RGBW disponibles. Tenen quatre cristalls instal·lats a la caixa -tres per obtenir els colors originals, el quart- per obtenir blanc, emet llum a causa del fòsfor.
Tota una vida
El període de funcionament d'un dispositiu de tres cristalls està determinat pel temps entre fallades de l'element de més curta vida. En aquest cas, és aproximadament el mateix per a les tres unions p-n. Els fabricants reclamen la vida útil dels elements RGB al nivell de 25.000-30.000 hores. Però aquesta xifra s'ha de tractar amb precaució.La vida útil indicada és equivalent a un funcionament continu durant 3-4 anys. És poc probable que cap dels fabricants hagi realitzat proves de vida útil (i fins i tot en diversos modes tèrmics i elèctrics) durant un període tan llarg. Durant aquest temps, apareixen noves tecnologies, les proves s'han de començar de nou, i així successivament fins a l'infinit. El període de garantia de funcionament és molt més informatiu. I són 10.000-15.000 hores. Tot el que segueix és, en el millor dels casos, modelització matemàtica, en el pitjor, màrqueting nu. El problema és que normalment no hi ha informació sobre la garantia del fabricant per als LED de baix cost. Però podeu centrar-vos en 10.000-15.000 hores i tenir en compte aproximadament la mateixa quantitat. I després confiar només en la sort. I una cosa més: la vida útil depèn molt del règim tèrmic durant el funcionament. Per tant, un mateix element en diferents condicions durarà diferents temps. Per allargar la vida útil del LED, cal estar atent al problema de la dissipació de la calor, no descuidar els radiadors i crear condicions per a la circulació natural de l'aire i, en alguns casos, recórrer a la ventilació forçada.
Però fins i tot els terminis reduïts són diversos anys de funcionament (perquè el LED no funcionarà sense pauses). Per tant, l'aparició de LED de tres colors permet als dissenyadors utilitzar àmpliament dispositius semiconductors en les seves idees i als enginyers implementar aquestes idees "al maquinari".
