Caratteristica dei LED RGB
Il controluce che cambia colore sembra spettacolare. Viene utilizzato per oggetti pubblicitari, illuminazione decorativa di oggetti architettonici, durante vari spettacoli ed eventi pubblici. Un modo per implementare una tale retroilluminazione è utilizzare LED tricolore.
Cos'è il LED RGB
I normali dispositivi a semiconduttore emettitori di luce hanno una giunzione p-n in un pacchetto, oppure sono una matrice di diverse giunzioni identiche (Tecnologia COB). Ciò ti consente di ottenere un bagliore di colore in ogni momento, direttamente dalla ricombinazione dei vettori principali o dal bagliore secondario del fosforo. La seconda tecnologia ha offerto agli sviluppatori ampie opportunità nella scelta del colore del bagliore, ma il dispositivo non può cambiare il colore della radiazione durante il funzionamento.
Il LED RGB contiene tre giunzioni p-n con diversi colori luminosi in un unico pacchetto:
- rosso (rosso);
- verde (verde);
- blu.
La sigla dei nomi inglesi di ciascun colore ha dato il nome a questo tipo di LED.
Tipi di diodi RGB
I LED a tre colori sono divisi in tre tipi in base al metodo di collegamento dei cristalli all'interno della custodia:
- con anodo comune (hanno 4 uscite);
- con catodo comune (hanno 4 uscite);
- con elementi separati (avere 6 conclusioni).
Il modo in cui il dispositivo viene controllato dipende dalla versione del LED.
A seconda del tipo di lente, i LED sono:
- con lente trasparente;
- con lente satinata.
Gli elementi RGB con lenti trasparenti possono richiedere diffusori di luce aggiuntivi per ottenere tonalità miste. In caso contrario, potrebbero essere visibili i singoli componenti del colore.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento dei LED RGB si basa sulla miscelazione dei colori. L'accensione controllata di uno, due o tre elementi consente di ottenere un bagliore diverso.
Accendendo i cristalli singolarmente si ottengono i tre colori corrispondenti. L'inclusione a coppie ti consente di ottenere un bagliore:
- le giunzioni p-n rosse + verdi alla fine daranno il giallo;
- blu + verde quando mescolato dà turchese;
- rosso + blu fanno viola.
L'inclusione di tutti e tre gli elementi ti consente di ottenere il bianco.
Molte più possibilità sono date mescolando i colori in varie proporzioni. Questo può essere fatto controllando separatamente la luminosità del bagliore di ciascun cristallo. Per fare ciò, è necessario regolare individualmente la corrente che scorre attraverso i LED.
Controllo LED RGB e schema elettrico
Il LED RGB è controllato allo stesso modo di un LED convenzionale, applicando una tensione anodo-catodica diretta e creando una corrente attraverso la giunzione p-n.Pertanto, è necessario collegare un elemento tricolore a una fonte di alimentazione tramite resistori di zavorra: ogni cristallo attraverso il proprio resistore. Calcolare può essere attraverso la corrente nominale dell'elemento e la tensione di esercizio.
Anche se combinati nella stessa confezione, cristalli diversi possono avere parametri diversi, quindi non possono essere collegati in parallelo.
Le caratteristiche tipiche di un dispositivo a tre colori a bassa potenza con un diametro di 5 mm sono riportate nella tabella.
| Rosso (R) | Verde (G) | Blu (B) | |
| Massima tensione diretta, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Corrente nominale, mA | 20 | 20 | 20 |
Ovviamente il cristallo rosso ha una tensione diretta che è la metà di quella degli altri due. L'inclusione parallela di elementi porterà a una diversa luminosità del bagliore o al fallimento di una o tutte le giunzioni p-n.
Il collegamento permanente a una fonte di alimentazione non consente di utilizzare tutte le funzionalità dell'elemento RGB. In modalità statica, un dispositivo a tre colori svolge solo le funzioni di uno monocromatico, ma costa molto di più di un LED convenzionale. Pertanto, la modalità dinamica è molto più interessante, in cui è possibile controllare il colore del bagliore. Questo viene fatto tramite un microcontrollore. Le sue uscite nella maggior parte dei casi forniscono una corrente di uscita di 20 mA, ma questo deve essere specificato ogni volta nella scheda tecnica. Collegare il LED alle porte di uscita tramite un resistore limitatore di corrente. Un'opzione di compromesso quando si alimenta il microcircuito da 5 V è una resistenza di 220 ohm.
Gli elementi con catodi comuni sono controllati applicando un'unità logica all'uscita, con anodi comuni - uno zero logico. Non è difficile cambiare la polarità del segnale di controllo in modo programmatico. Possono essere LED con uscite separate Collegare e gestisci in qualsiasi modo.
Se le uscite del microcontrollore non sono progettate per la corrente nominale del LED, il LED deve essere collegato tramite interruttori a transistor.
In questi circuiti, entrambi i tipi di LED si accendono applicando un livello positivo agli ingressi chiave.
È stato detto che la luminosità del bagliore è controllata modificando la corrente attraverso l'elemento emettitore di luce. Le uscite digitali del microcontrollore non possono controllare direttamente la corrente, perché hanno due stati: alto (corrispondente alla tensione di alimentazione) e basso (corrispondente a tensione zero). Non ci sono posizioni intermedie, quindi si usano altri modi per regolare la corrente. Ad esempio, il metodo di modulazione di larghezza di impulso (PWM) del segnale di controllo. La sua essenza sta nel fatto che non viene applicata una tensione costante al LED, ma impulsi di una certa frequenza. Il microcontrollore, in base al programma, cambia il rapporto tra impulso e pausa. Questo cambia la tensione media e la corrente media attraverso il LED ad un'ampiezza di tensione costante.
Esistono controller specializzati progettati specificamente per controllare il bagliore dei LED a tre colori. Sono venduti sotto forma di un dispositivo finito. Usano anche il metodo PWM.
piedinatura
Se è presente un nuovo LED non saldato, la piedinatura può essere determinata visivamente. Per qualsiasi tipo di connessione (anodo comune o catodo comune), il conduttore collegato a tutti e tre gli elementi ha la lunghezza più lunga.Se giri la custodia in modo che la gamba lunga sia sul lato sinistro, a sinistra ci sarà un'uscita "rossa" e sul lato destro - prima "verde", poi "blu". Se il LED era già in uso, le sue uscite potrebbero essere accorciate arbitrariamente e dovrai ricorrere ad altri metodi per determinare la piedinatura:
- È possibile definire un filo comune con multimetro. È necessario accendere il dispositivo nella modalità di test dei diodi e collegare i morsetti del dispositivo alla gamba comune prevista ea qualsiasi altra, quindi cambiare la polarità della connessione (come nel solito test di una giunzione a semiconduttore). Se l'uscita comune prevista è determinata correttamente, (con tutti e tre gli elementi utilizzabili) il tester mostrerà una resistenza infinita in una direzione e una resistenza finita nell'altra (il valore esatto dipende dal tipo di LED). Se in entrambi i casi è presente un segnale di apertura sul display del tester, l'uscita è selezionata in modo errato e il test deve essere ripetuto con l'altra gamba. Potrebbe risultare che la tensione di prova del multimetro è sufficiente per accendere il cristallo. In questo caso, puoi inoltre verificare la correttezza della piedinatura tramite il colore del bagliore della giunzione p-n.
- Un altro modo è applicare l'alimentazione al terminale comune previsto e a qualsiasi altra gamba del LED. Se il punto comune è scelto correttamente, questo può essere verificato dal bagliore del cristallo.
Importante! Quando si verifica con una fonte di alimentazione, è necessario aumentare uniformemente la tensione da zero e non superare il valore di 3,5-4 V. Se non è presente una fonte regolata, è possibile collegare il LED all'uscita di tensione CC tramite un limitatore di corrente resistore.
Per i LED con pin separati, la definizione della piedinatura si riduce a chiarimento della polarità e la disposizione dei cristalli per colore.Questo può anche essere fatto usando i metodi sopra.
Sarà utile sapere:
Pro e contro dei LED RGB
I LED RGB hanno tutti i vantaggi degli elementi a semiconduttore che emettono luce. Questi sono a basso costo, alta efficienza energetica, lunga durata, ecc. Un vantaggio distintivo dei LED a tre colori è la capacità di ottenere quasi tutte le sfumature di bagliore in modo semplice ea basso prezzo, oltre a cambiare i colori in dinamica.
Il principale svantaggio dei LED RGB è l'impossibilità di ottenere il bianco puro mescolando tre colori. Ciò richiederà sette sfumature (un esempio è l'arcobaleno: i suoi sette colori sono il risultato del processo inverso: la scomposizione della luce visibile in componenti). Ciò impone restrizioni all'uso di lampade a tre colori come elementi di illuminazione. Per compensare in qualche modo questa spiacevole caratteristica, durante la creazione di strisce LED viene utilizzato il principio RGBW. Per ogni LED a tre colori è installato un elemento luminoso bianco (a causa del fosforo). Ma il costo di un tale dispositivo di illuminazione aumenta notevolmente. Sono disponibili anche LED RGBW. Hanno quattro cristalli installati nella custodia - tre per ottenere i colori originali, il quarto - per ottenere il bianco emette luce dovuta al fosforo.
Tutta la vita
Il periodo di funzionamento di un dispositivo di tre cristalli è determinato dal tempo che intercorre tra i guasti dell'elemento più di breve durata. In questo caso, è approssimativamente lo stesso per tutte e tre le giunzioni p-n. I produttori affermano che la durata degli elementi RGB è di 25.000-30.000 ore. Ma questa cifra va trattata con cautela.La durata indicata è equivalente a un funzionamento continuo per 3-4 anni. È improbabile che uno qualsiasi dei produttori abbia condotto test di vita (e anche in varie modalità termiche ed elettriche) per un periodo così lungo. Durante questo periodo compaiono nuove tecnologie, i test devono essere ricominciati e così via all'infinito. Il periodo di funzionamento della garanzia è molto più informativo. E sono 10.000-15.000 ore. Tutto ciò che segue è, nella migliore delle ipotesi, modellazione matematica, nella peggiore, marketing nudo. Il problema è che di solito non ci sono informazioni sulla garanzia del produttore per i comuni LED economici. Ma puoi concentrarti su 10.000-15.000 ore e tenere a mente circa la stessa quantità. E poi affidati solo alla fortuna. E un'altra cosa: la durata dipende molto dal regime termico durante il funzionamento. Pertanto, lo stesso elemento in condizioni diverse durerà per tempi diversi. Per allungare la vita del LED bisogna essere attenti al problema della dissipazione del calore, non trascurare i radiatori e creare le condizioni per la circolazione naturale dell'aria, e in alcuni casi ricorrere alla ventilazione forzata.
Ma anche i termini ridotti sono diversi anni di funzionamento (perché il LED non funzionerà senza pause). Pertanto, l'aspetto dei LED a tre colori consente ai progettisti di utilizzare ampiamente i dispositivi a semiconduttore nelle loro idee e agli ingegneri di implementare queste idee "nell'hardware".
