Kännetecknande för RGB LED

Bakgrundsbelysningen som ändrar färg ser spektakulär ut. Den används för reklamföremål, dekorativ belysning av arkitektoniska föremål, under olika shower och offentliga evenemang. Ett sätt att implementera en sådan bakgrundsbelysning är att använda trefärgade lysdioder.

Vad är RGB LED

Vanliga ljusemitterande halvledarenheter har en p-n-övergång i ett paket, eller så är de en matris av flera identiska kopplingar (COB-teknik). Detta gör att du kan få en glödfärg vid varje tidpunkt - direkt från rekombinationen av huvudbärarna eller från fosforns sekundära glöd. Den andra tekniken gav utvecklarna stora möjligheter att välja färg på glöden, men enheten kan inte ändra färgen på strålningen under drift.

RGB LED innehåller tre p-n-övergångar med olika glödfärger i ett paket:

• röd (röd);
• grön (grön);
• blå.

Förkortningen av de engelska namnen på varje färg gav namnet till denna typ av LED.

Typer av RGB-dioder

Trefärgade lysdioder är indelade i tre typer enligt metoden för att ansluta kristallerna inuti höljet:

• med en gemensam anod (har 4 utgångar);
• med en gemensam katod (har 4 utgångar);
• med separata element (har 6 slutsatser).

Typer av utförande av trefärgade lysdioder.

Hur enheten styrs beror på LED-versionen.

Beroende på typen av lins är lysdioder:

• med transparent lins;
• med frostad lins.

Klar lins RGB-element kan kräva ytterligare ljusspridare för att uppnå blandade nyanser. Annars kan enskilda färgkomponenter vara synliga.

Läs också

Detaljerad beskrivning av egenskaper och typer av lysdioder

 

Funktionsprincip

Funktionsprincipen för RGB-lysdioder är baserad på att blanda färger. Kontrollerad tändning av ett, två eller tre element gör att du kan få en annan glöd.

Diskret färgblandningspalett.

Att slå på kristallerna individuellt ger de tre motsvarande färgerna. Parvis inkludering gör att du kan uppnå en glöd:

• röda + gröna p-n-korsningar ger så småningom gult;
• blått + grönt när det blandas ger turkos;
• röd + blå gör lila.

Inkluderandet av alla tre element gör att du kan få vitt.

Mycket fler möjligheter ges genom att blanda färger i olika proportioner. Detta kan göras genom att separat kontrollera ljusstyrkan på glöden för varje kristall. För att göra detta måste du individuellt justera strömmen som flyter genom lysdioderna.

Färgblandningspalett i olika förhållanden

Läs också

Enheten och principen för drift av LED

 

RGB LED-kontroll och kopplingsschema

RGB-lysdioden styrs på samma sätt som en konventionell lysdiod - genom att applicera en direkt anod-katodspänning och skapa en ström genom p-n-övergången.Därför är det nödvändigt att ansluta ett trefärgat element till en strömkälla genom ballastmotstånd - varje kristall genom sitt eget motstånd. Beräkna det kan vara genom elementets märkström och driftspänning.

Även när de kombineras i samma paket kan olika kristaller ha olika parametrar, så de kan inte kopplas parallellt.

Typiska egenskaper för en trefärgsenhet med låg effekt med en diameter på 5 mm anges i tabellen.

Uppenbarligen har den röda kristallen en framåtspänning som är hälften av de andra två. Parallell inkludering av element kommer att leda till en annan ljusstyrka på glöden eller fel på en eller alla p-n-övergångar.

Permanent ansluten till en strömkälla tillåter dig inte att använda RGB-elementets fulla kapacitet. I statiskt läge utför en trefärgsenhet bara funktionerna hos en monokrom, men kostar mycket mer än en konventionell LED. Därför är det dynamiska läget mycket mer intressant, där färgen på glöden kan styras. Detta görs genom en mikrokontroller. Dess utgångar ger i de flesta fall en utström på 20 mA, men detta måste anges i databladet varje gång. Anslut lysdioden till utgångsportarna genom ett strömbegränsande motstånd. Ett kompromissalternativ när man driver mikrokretsen från 5 V är ett motstånd på 220 ohm.

Anslutning av RGB-element till mikrokontrollerutgångar.

Element med gemensamma katoder styrs genom att applicera en logisk enhet på utgången, med gemensamma anoder - en logisk nolla. Det är inte svårt att ändra polariteten på styrsignalen programmatiskt. LED med separata utgångar kan vara ansluta och hantera på något sätt.

Om utgångarna på mikrokontrollern inte är konstruerade för lysdiodens märkström, måste lysdioden anslutas via transistoromkopplare.

Ansluter LED genom transistoromkopplare.

I dessa kretsar tänds båda typerna av lysdioder genom att applicera en positiv nivå på nyckelingångarna.

Det nämndes att ljusstyrkan på glöden styrs genom att ändra strömmen genom det ljusemitterande elementet. De digitala utgångarna på mikrokontrollern kan inte direkt styra strömmen, eftersom de har två tillstånd - hög (motsvarande matningsspänning) och låg (motsvarande nollspänning). Det finns inga mellanlägen, så andra sätt används för att justera strömmen. Till exempel metoden för pulsbreddsmodulering (PWM) för styrsignalen. Dess kärna ligger i det faktum att inte en konstant spänning appliceras på lysdioden, utan pulser med en viss frekvens. Mikrokontrollern, i enlighet med programmet, ändrar förhållandet mellan puls och paus. Detta ändrar medelspänningen och medelströmmen genom lysdioden vid en konstant spänningsamplitud.

Principen att reglera medelspänningen och strömmen med PWM.

Det finns specialiserade kontroller som är utformade speciellt för att styra glöden hos trefärgade lysdioder. De säljs i form av en färdig enhet. De använder också PWM-metoden.

Industriell kontroller för kontroll av glödens färg.

Pinout

LED pinout med gemensam anod eller katod.

Om det finns en ny, olödd LED, kan pinouten bestämmas visuellt. För alla typer av anslutningar (gemensam anod eller gemensam katod) har ledningen ansluten till alla tre element den längsta längden.Om du vrider väskan så att det långa benet är på vänster sida, kommer det att finnas en "röd" utgång till vänster om den, och till höger - först "grön", sedan "blå". Om lysdioden redan användes kan dess utgångar förkortas godtyckligt, och du måste tillgripa andra metoder för att bestämma pinout:

1. Du kan definiera en gemensam tråd med multimeter. Det är nödvändigt att slå på enheten i diodtestläget och ansluta enhetens klämmor till det avsedda gemensamma benet och till något annat, ändra sedan anslutningens polaritet (som i det vanliga testet av en halvledarövergång). Om den förväntade gemensamma utsignalen bestäms korrekt kommer testaren (med alla tre funktionsbara element) att visa oändligt motstånd i en riktning och ändligt motstånd i den andra (det exakta värdet beror på typen av lysdiod). Om det i båda fallen finns en öppen signal på testarens display, väljs utgången felaktigt, och testet måste upprepas med det andra benet. Det kan visa sig att testspänningen på multimetern räcker för att tända kristallen. I det här fallet kan du dessutom verifiera pinoutens korrekthet genom färgen på glöden i p-n-korsningen.
2. Ett annat sätt är att lägga på ström till den avsedda gemensamma terminalen och alla andra ben på lysdioden. Om den gemensamma punkten är vald på rätt sätt kan detta verifieras av kristallens glöd.

Viktig! Vid kontroll med en strömkälla är det nödvändigt att smidigt höja spänningen från noll och inte överstiga värdet på 3,5-4 V. Om det inte finns någon reglerad källa kan du ansluta lysdioden till DC-spänningsutgången genom en strömbegränsning motstånd.

För lysdioder med separata stift reduceras definitionen av pinout till polaritetsförtydligande och arrangemanget av kristaller efter färg.Detta kan också göras med hjälp av ovanstående metoder.

Det kommer att vara användbart att veta:

För- och nackdelar med RGB-lysdioder

RGB-LED har alla fördelar som halvledarljusemitterande element har. Dessa är låga kostnader, hög energieffektivitet, lång livslängd, etc. En utmärkande fördel med trefärgade lysdioder är möjligheten att få nästan alla nyanser av glöd på ett enkelt sätt och till ett lågt pris, samt att ändra färger i dynamiken.

Den största nackdelen med RGB-LED är omöjligheten att få rent vitt genom att blanda tre färger. Detta kommer att kräva sju nyanser (ett exempel är regnbågen - dess sju färger är resultatet av den omvända processen: nedbrytningen av synligt ljus till komponenter). Detta innebär begränsningar för användningen av trefärgade lampor som belysningselement. För att kompensera något för denna obehagliga egenskap används RGBW-principen när man skapar LED-remsor. För varje trefärgad LED installeras ett vitt glödelement (på grund av fosforn). Men kostnaden för en sådan belysningsanordning ökar markant. RGBW-lysdioder finns också tillgängliga. De har fyra kristaller installerade i höljet - tre för att få de ursprungliga färgerna, den fjärde - för att få vitt, avger det ljus på grund av fosforn.

Kopplingsschema för RGBW-version med extra kontakt.

Livstid

Driftsperioden för en enhet med tre kristaller bestäms av tiden mellan fel på det mest kortlivade elementet. I det här fallet är det ungefär detsamma för alla tre p-n-övergångar. Tillverkare hävdar livslängden för RGB-element på nivån 25 000-30 000 timmar. Men denna siffra måste behandlas med försiktighet.Den angivna livslängden motsvarar kontinuerlig drift i 3-4 år. Det är osannolikt att någon av tillverkarna genomförde livstidstester (och till och med i olika termiska och elektriska lägen) under en så lång period. Under den här tiden dyker ny teknik upp, tester måste startas på nytt – och så vidare i oändlighet. Garantiperioden för driften är mycket mer informativ. Och det är 10 000-15 000 timmar. Allt som följer är i bästa fall matematisk modellering, i värsta fall naken marknadsföring. Problemet är att det vanligtvis inte finns någon tillverkarens garantiinformation för vanliga billiga lysdioder. Men du kan fokusera på 10 000-15 000 timmar och tänka på ungefär lika mycket. Och lita sedan bara på tur. Och en sak till - livslängden är mycket beroende av den termiska regimen under drift. Därför kommer samma element under olika förhållanden att hålla under olika tider. För att förlänga lysdiodens livslängd måste man vara uppmärksam på problemet med värmeavledning, försumma inte radiatorer och skapa förutsättningar för naturlig luftcirkulation och i vissa fall tillgripa forcerad ventilation.

Men även de reducerade villkoren är flera års drift (eftersom lysdioden inte fungerar utan pauser). Därför tillåter utseendet på trefärgade lysdioder designers att i stor utsträckning använda halvledarenheter i sina idéer och ingenjörer att implementera dessa idéer "i hårdvara".