מאפיין RGB LED

התאורה האחורית שמשנה את צבעה נראית מרהיבה. הוא משמש לחפצי פרסום, תאורה דקורטיבית של חפצים אדריכליים, במהלך מופעים שונים ואירועים ציבוריים. אחת הדרכים ליישם תאורה אחורית כזו היא להשתמש בנורות LED בשלושה צבעים.

מה זה RGB LED

למכשירי מוליכים למחצה פולטי אור רגילים יש צומת p-n אחד בחבילה אחת, או שהם מטריצה ​​של מספר צמתים זהים (טכנולוגיית COB). זה מאפשר לך לקבל צבע זוהר אחד בכל רגע של זמן - ישירות מהקומבינציה של הנשאים הראשיים או מהזוהר המשני של הזרחן. הטכנולוגיה השנייה נתנה למפתחים הזדמנויות רבות בבחירת צבע הזוהר, אך המכשיר אינו יכול לשנות את צבע הקרינה במהלך הפעולה.

ה-RGB LED מכיל שלושה צומת p-n עם צבעי זוהר שונים בחבילה אחת:

• אדום אדום);
• ירוק ירוק);
• כָּחוֹל.

הקיצור של השמות באנגלית של כל צבע נתן את השם לסוג זה של LED.

סוגי דיודות RGB

נורות LED בשלושה צבעים מחולקות לשלושה סוגים לפי שיטת חיבור הקריסטלים בתוך המארז:

• עם אנודה משותפת (יש 4 יציאות);
• עם קתודה משותפת (יש 4 יציאות);
• עם אלמנטים נפרדים (יש 6 מסקנות).

סוגי ביצוע של נוריות טריקולור.

אופן השליטה במכשיר תלוי בגרסת הנורית.

לפי סוג העדשה, נוריות LED הן:

• עם עדשה שקופה;
• עם עדשה חלבית.

רכיבי RGB של עדשה שקופה עשויים לדרוש מפזרי אור נוספים כדי להשיג גוונים מעורבים. אחרת, רכיבי צבע בודדים עשויים להיות גלויים.

קרא גם

תיאור מפורט של המאפיינים והסוגים של נוריות

 

עקרון הפעולה

עקרון הפעולה של נוריות RGB מבוסס על ערבוב צבעים. הצתה מבוקרת של אלמנט אחד, שניים או שלושה מאפשרת לך לקבל זוהר שונה.

פלטת ערבוב צבעים דיסקרטית.

הפעלת הקריסטלים בנפרד מעניקה את שלושת הצבעים המתאימים. הכללה זוגית מאפשרת לך להשיג זוהר:

• צומת p-n אדום + ירוק יתנו בסופו של דבר צהוב;
• כחול + ירוק כאשר מעורבבים נותן טורקיז;
• אדום + כחול הופכים לסגול.

הכללת שלושת האלמנטים מאפשרת לך לקבל לבן.

הרבה יותר אפשרויות ניתנות על ידי ערבוב צבעים בפרופורציות שונות. ניתן לעשות זאת על ידי שליטה בנפרד על בהירות הזוהר של כל גביש. כדי לעשות זאת, עליך להתאים בנפרד את הזרם הזורם דרך הנוריות.

פלטת ערבוב צבעים ביחסים שונים

קרא גם

המכשיר ועיקרון הפעולה של LED

 

בקרת LED RGB ותרשים חיווט

ה-RGB LED נשלט באותו אופן כמו LED קונבנציונלי - על ידי הפעלת מתח אנודה-קתודה ישיר ויצירת זרם דרך צומת p-n.לכן, יש צורך לחבר אלמנט טריקולור למקור כוח באמצעות נגדי נטל - כל גביש דרך הנגד שלו. לחשב זה יכול להיות דרך הזרם המדורג של האלמנט ומתח ההפעלה.

גם בשילוב באותה חבילה, גבישים שונים יכולים להיות בעלי פרמטרים שונים, כך שלא ניתן לחבר אותם במקביל.

מאפיינים אופייניים למכשיר בעל הספק נמוך בשלושה צבעים בקוטר של 5 מ"מ ניתנים בטבלה.

ברור שלגביש האדום יש מתח קדימה שהוא חצי מזה של השניים האחרים. הכללה מקבילה של אלמנטים תוביל לבהירות שונה של הזוהר או לכשל של אחד או כל צומת ה-p-n.

חיבור קבוע למקור מתח אינו מאפשר לך להשתמש במלוא היכולות של אלמנט ה-RGB. במצב סטטי, מכשיר בשלושה צבעים מבצע רק את הפונקציות של מונוכרום, אבל עולה הרבה יותר מאשר LED רגיל. לכן, המצב הדינמי הרבה יותר מעניין, שבו ניתן לשלוט בצבע הזוהר. זה נעשה באמצעות מיקרו-בקר. היציאות שלו מספקות ברוב המקרים זרם מוצא של 20 mA, אך יש לציין זאת בגליון הנתונים בכל פעם. חבר את ה-LED ליציאות המוצא באמצעות נגד מגביל זרם. אפשרות פשרה בעת הפעלת המיקרו-מעגל מ-5 V היא התנגדות של 220 אוהם.

חיבור רכיבי RGB ליציאות מיקרו-בקר.

אלמנטים עם קתודות משותפות נשלטים על ידי החלת יחידה לוגית על הפלט, עם אנודות משותפות - אפס לוגי. זה לא קשה לשנות את הקוטביות של אות הבקרה באופן תכנותי. LED עם יציאות נפרדות יכול להיות לְחַבֵּר ולנהל בכל דרך.

אם היציאות של המיקרו-בקר אינן מיועדות לזרם המדורג של ה-LED, יש לחבר את ה-LED באמצעות מתגי טרנזיסטור.

חיבור LED דרך מתגי טרנזיסטור.

במעגלים אלה, שני סוגי נוריות הלד מוארים על ידי הפעלת רמה חיובית על כניסות המפתח.

הוזכר כי בהירות הזוהר נשלטת על ידי שינוי הזרם דרך האלמנט פולט האור. היציאות הדיגיטליות של המיקרו-בקר אינן יכולות לשלוט ישירות בזרם, מכיוון שיש להן שני מצבים - גבוה (המתאים למתח האספקה) ונמוך (המתאים למתח אפס). אין עמדות ביניים, לכן משתמשים בדרכים אחרות להתאמת הזרם. לדוגמה, שיטת אפנון רוחב הדופק (PWM) של אות הבקרה. המהות שלה טמונה בעובדה שלא מופעל מתח קבוע על ה-LED, אלא פולסים בתדר מסוים. המיקרו-בקר, בהתאם לתוכנית, משנה את יחס הדופק וההפסקה. זה משנה את המתח הממוצע ואת הזרם הממוצע דרך ה-LED במשרעת מתח קבועה.

העיקרון של ויסות המתח והזרם הממוצעים באמצעות PWM.

ישנם בקרים מיוחדים שתוכננו במיוחד כדי לשלוט בזוהר של נוריות LED בשלושה צבעים. הם נמכרים בצורה של מכשיר מוגמר. הם גם משתמשים בשיטת PWM.

בקר תעשייתי לשליטה על צבע הזוהר.

Pinout

LED pinout עם אנודה או קתודה משותפת.

אם יש LED חדש, לא מולחם, אז ניתן לקבוע את ה-pinout חזותית. עבור כל סוג של חיבור (אנודה משותפת או קתודה משותפת), למועד המחובר לכל שלושת האלמנטים יש את האורך הארוך ביותר.אם תסובב את המקרה כך שהרגל הארוכה נמצאת בצד שמאל, אז משמאל לה תהיה פלט "אדום", ולצד ימין - תחילה "ירוק", ואז "כחול". אם ה-LED כבר היה בשימוש, ניתן היה לקצר את הפלטים שלה באופן שרירותי, ותצטרך לפנות לשיטות אחרות כדי לקבוע את ה-pinout:

1. אתה יכול להגדיר חוט משותף עם מולטימטר. יש צורך להפעיל את המכשיר במצב בדיקת דיודה ולחבר את מהדקים של המכשיר לרגל המשותפת המיועדת ולכל אחר, ולאחר מכן לשנות את הקוטביות של החיבור (כמו בבדיקה הרגילה של צומת מוליכים למחצה). אם הפלט המשותף הצפוי נקבע בצורה נכונה, אזי (עם כל שלושת האלמנטים הניתנים לשימוש) הבוחן יראה התנגדות אינסופית בכיוון אחד, והתנגדות סופית בכיוון השני (הערך המדויק תלוי בסוג ה-LED). אם בשני המקרים יש אות פתוח על הצג של הבוחן, אז הפלט נבחר בצורה שגויה, ויש לחזור על הבדיקה עם הרגל השנייה. ייתכן שיתברר שמתח הבדיקה של המולטימטר מספיק כדי להצית את הגביש. במקרה זה, אתה יכול בנוסף לאמת את נכונות ה-pinout לפי צבע הזוהר של צומת p-n.
2. דרך נוספת היא להפעיל מתח למסוף המשותף המיועד ולכל רגל אחרת של הנורית. אם הנקודה המשותפת נבחרת בצורה נכונה, ניתן לאמת זאת על ידי זוהר הקריסטל.

חָשׁוּב! כאשר בודקים עם מקור כוח, יש צורך להעלות בצורה חלקה את המתח מאפס ולא לחרוג מהערך של 3.5-4 V. אם אין מקור מוסדר, ניתן לחבר את ה-LED לפלט מתח DC באמצעות מגביל זרם נַגָד.

עבור נוריות LED עם פינים נפרדים, ההגדרה של ה-pinout מצטמצמת ל הבהרת קוטביות וסידור הקריסטלים לפי צבע.זה יכול להיעשות גם באמצעות השיטות לעיל.

זה יהיה שימושי לדעת:

יתרונות וחסרונות של נוריות RGB

לנורות RGB-LED יש את כל היתרונות שיש לאלמנטים פולטי אור מוליכים למחצה. אלה הם עלות נמוכה, יעילות אנרגטית גבוהה, חיי שירות ארוכים וכו '. יתרון בולט של לדים בשלושה צבעים הוא היכולת להשיג כמעט כל גוון זוהר בצורה פשוטה ובמחיר נמוך, כמו גם שינוי צבעים בדינמיקה.

החיסרון העיקרי של RGB-LEDs הוא חוסר האפשרות להשיג לבן טהור על ידי ערבוב שלושה צבעים. זה ידרוש שבעה גוונים (דוגמה לכך היא הקשת - שבעת הצבעים שלה הם תוצאה של תהליך הפוך: פירוק האור הנראה למרכיבים). זה מטיל הגבלות על השימוש במנורות בשלושה צבעים כאלמנטים תאורה. כדי לפצות במידת מה על תכונה לא נעימה זו, עיקרון RGBW משמש בעת יצירת פסי LED. עבור כל LED בעל שלושה צבעים, מותקן אלמנט זוהר לבן אחד (בשל הזרחן). אבל העלות של מכשיר תאורה כזה עולה באופן ניכר. נורות RGBW זמינות גם כן. יש להם ארבעה קריסטלים מותקנים במארז - שלושה כדי להשיג את הצבעים המקוריים, הרביעי - כדי לקבל לבן, הוא פולט אור בגלל הזרחן.

דיאגרמת חיווט לגרסת RGBW עם מגע נוסף.

לכל החיים

תקופת הפעולה של מכשיר של שלושה גבישים נקבעת על פי הזמן בין כשלים של האלמנט הקצר ביותר. במקרה זה, זה בערך זהה עבור כל שלושת הצמתים p-n. היצרנים טוענים לחיי השירות של רכיבי RGB ברמה של 25,000-30,000 שעות. אבל יש להתייחס לנתון הזה בזהירות.משך החיים הנקוב שווה ערך לפעולה רציפה למשך 3-4 שנים. לא סביר שאף אחד מהיצרנים ביצע בדיקות חיים (ואפילו במצבים תרמיים וחשמליים שונים) במשך תקופה כה ארוכה. במהלך הזמן הזה מופיעות טכנולוגיות חדשות, יש להתחיל בדיקות מחדש - וכך הלאה עד אינסוף. תקופת האחריות של הפעולה היא הרבה יותר אינפורמטיבית. וזה 10,000-15,000 שעות. כל מה שאחריו הוא, במקרה הטוב, דוגמנות מתמטית, במקרה הרע, שיווק עירום. הבעיה היא שבדרך כלל אין מידע על אחריות יצרן עבור נורות לד זולות נפוצות. אבל אתה יכול להתמקד ב-10,000-15,000 שעות ולזכור בערך אותה כמות. ואז לסמוך רק על המזל. ועוד דבר - חיי השירות תלויים מאוד במשטר התרמי במהלך הפעולה. לכן, אותו אלמנט בתנאים שונים יחזיק מעמד לזמנים שונים. כדי להאריך את חיי ה-LED, יש להיות קשובים לבעיית פיזור החום, לא להזניח רדיאטורים וליצור תנאים לזרימת אוויר טבעית, ובמקרים מסוימים לפנות לאוורור מאולץ.

אבל אפילו התנאים המופחתים הם מספר שנות פעילות (כי הלד לא יעבוד ללא הפסקות). לכן, המראה של נוריות LED בשלושה צבעים מאפשר למעצבים להשתמש באופן נרחב בהתקני מוליכים למחצה ברעיונותיהם, ומהנדסים ליישם רעיונות אלה "בחומרה".