RGB LED'in karakteristiği
Rengini değiştiren arka ışık muhteşem görünüyor. Çeşitli gösteriler ve halka açık etkinlikler sırasında reklam objeleri, mimari objelerin dekoratif aydınlatması için kullanılır. Böyle bir arka ışığı uygulamanın bir yolu, üç renkli LED'ler kullanmaktır.
RGB LED nedir
Sıradan ışık yayan yarı iletken cihazlar, bir pakette bir p-n bağlantısına sahiptir veya bunlar birkaç özdeş bağlantının bir matrisidir (COB teknolojisi). Bu, doğrudan ana taşıyıcıların rekombinasyonundan veya fosforun ikincil ışımasından her an bir ışıma rengi elde etmenizi sağlar. İkinci teknoloji, geliştiricilere ışımanın rengini seçme konusunda geniş fırsatlar verdi, ancak cihaz, çalışma sırasında radyasyonun rengini değiştiremez.
RGB LED, tek bir pakette farklı parlaklık renklerine sahip üç p-n bağlantısı içerir:
- kıpkırmızı);
- yeşil Yeşil);
- mavi.
Her rengin İngilizce isimlerinin kısaltması bu LED tipine adını vermiştir.
RGB diyot türleri
Üç renkli LED'ler, kasa içindeki kristalleri bağlama yöntemine göre üç tipe ayrılır:
- ortak anotlu (4 çıkışlı);
- ortak katotlu (4 çıkışlı);
- ayrı unsurlarla (6 sonuç var).
Cihazın kontrol edilme şekli LED'in versiyonuna bağlıdır.
Lens tipine göre LED'ler:
- şeffaf lens ile;
- buzlu lens ile.
Şeffaf lens RGB elemanları, karışık tonlar elde etmek için ek ışık difüzörleri gerektirebilir. Aksi takdirde, tek tek renk bileşenleri görünebilir.
Çalışma prensibi
RGB LED'lerin çalışma prensibi, renklerin karıştırılmasına dayanmaktadır. Bir, iki veya üç elemanın kontrollü ateşlemesi, farklı bir parıltı elde etmenizi sağlar.
Kristalleri ayrı ayrı açmak, karşılık gelen üç rengi verir. İkili dahil etme, bir parıltı elde etmenizi sağlar:
- kırmızı + yeşil p-n bağlantıları sonunda sarıyı verir;
- mavi + yeşil karıştırıldığında turkuaz verir;
- kırmızı + mavi mor yapar.
Üç öğenin de dahil edilmesi, beyaz olmanızı sağlar.
Renklerin çeşitli oranlarda karıştırılmasıyla çok daha fazla olanak sağlanır. Bu, her kristalin parıltısının parlaklığını ayrı ayrı kontrol ederek yapılabilir. Bunu yapmak için, LED'lerden akan akımı ayrı ayrı ayarlamalısınız.
RGB LED kontrol ve bağlantı şeması
RGB LED, geleneksel bir LED ile aynı şekilde kontrol edilir - doğrudan bir anot-katot voltajı uygulanarak ve p-n bağlantısı üzerinden bir akım yaratılarak.Bu nedenle, üç renkli bir elemanı balast dirençleri aracılığıyla bir güç kaynağına bağlamak gerekir - her kristal kendi direnci aracılığıyla. Hesaplamak elemanın anma akımı ve çalışma voltajı yoluyla olabilir.
Aynı pakette birleştirildiğinde bile, farklı kristaller farklı parametrelere sahip olabilir, bu nedenle paralel bağlanamazlar.
5 mm çapında düşük güçlü üç renkli bir cihazın tipik özellikleri tabloda verilmiştir.
| kırmızı (R) | Yeşil (G) | mavi (B) | |
| Maksimum ileri voltaj, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Anma akımı, mA | 20 | 20 | 20 |
Açıkçası, kırmızı kristal, diğer ikisinin yarısı kadar ileri bir voltaja sahiptir. Elemanların paralel olarak dahil edilmesi, ışımanın farklı bir parlaklığına veya bir veya tüm p-n bağlantılarının arızalanmasına yol açacaktır.
Bir güç kaynağına kalıcı olarak bağlı olmak, RGB öğesinin tüm özelliklerini kullanmanıza izin vermez. Statik modda, üç renkli bir cihaz yalnızca tek renkli olanın işlevlerini yerine getirir, ancak geleneksel bir LED'den çok daha pahalıya mal olur. Bu nedenle, ışımanın renginin kontrol edilebildiği dinamik mod çok daha ilginçtir. Bu bir mikrodenetleyici aracılığıyla yapılır. Çıkışları çoğu durumda 20 mA çıkış akımı sağlar, ancak bunun her seferinde veri sayfasında belirtilmesi gerekir. LED'i akım sınırlayıcı bir direnç aracılığıyla çıkış bağlantı noktalarına bağlayın. Mikro devreyi 5 V'tan çalıştırırken bir uzlaşma seçeneği, 220 ohm'luk bir dirençtir.
Ortak katotlara sahip elemanlar, çıkışa ortak anotlarla mantıksal bir birim uygulanarak kontrol edilir - mantıksal bir sıfır. Kontrol sinyalinin polaritesini programlı olarak değiştirmek zor değildir. Ayrı çıkışlı LED olabilir bağlamak ve herhangi bir şekilde yönetin.
Mikrodenetleyicinin çıkışları LED'in anma akımı için tasarlanmadıysa, LED'in transistör anahtarları aracılığıyla bağlanması gerekir.
Bu devrelerde her iki tip led de tuş girişlerine pozitif bir seviye uygulanarak yakılır.
Işığın parlaklığının, ışık yayan eleman üzerinden akımın değiştirilmesiyle kontrol edildiğinden bahsetmiştik. Mikrodenetleyicinin dijital çıkışları akımı doğrudan kontrol edemez, çünkü iki durumları vardır - yüksek (besleme voltajına karşılık gelir) ve düşük (sıfır voltaja karşılık gelir). Ara konum yoktur, bu nedenle akımı ayarlamak için başka yollar kullanılır. Örneğin, kontrol sinyalinin darbe genişlik modülasyonu (PWM) yöntemi. Özü, LED'e sabit bir voltaj uygulanmaması, ancak belirli bir frekanstaki darbelerin uygulanması gerçeğinde yatmaktadır. Mikrodenetleyici, programa uygun olarak darbe ve duraklama oranını değiştirir. Bu, sabit bir voltaj genliğinde LED üzerinden ortalama voltajı ve ortalama akımı değiştirir.
Üç renkli LED'lerin parlaklığını kontrol etmek için özel olarak tasarlanmış özel kontrolörler vardır. Bitmiş bir cihaz şeklinde satılırlar. Ayrıca PWM yöntemini kullanırlar.
Pin yapısı
Yeni, lehimlenmemiş bir LED varsa, pin çıkışı görsel olarak belirlenebilir. Herhangi bir bağlantı türü için (ortak anot veya ortak katot), üç elemanın tümüne bağlı olan uç en uzun uzunluğa sahiptir.Kasayı uzun bacak sol tarafta olacak şekilde çevirirseniz, solunda “kırmızı” bir çıktı ve sağ tarafta - önce “yeşil”, sonra “mavi” olacaktır. LED zaten kullanımdaysa, çıkışları keyfi olarak kısaltılabilir ve pin çıkışını belirlemek için başka yöntemlere başvurmanız gerekir:
- İle ortak bir tel tanımlayabilirsiniz. multimetre. Cihazı diyot test modunda açmak ve cihazın kelepçelerini amaçlanan ortak bacağa ve herhangi birine bağlamak, ardından bağlantının polaritesini değiştirmek (bir yarı iletken bağlantının olağan testinde olduğu gibi) gerekir. Beklenen ortak çıktı doğru bir şekilde belirlenirse, (kullanılabilir üç elemanın tümü ile) test cihazı bir yönde sonsuz direnç ve diğer yönde sonlu direnç gösterecektir (tam değer LED'in tipine bağlıdır). Her iki durumda da test cihazının ekranında açık bir sinyal varsa, çıkış yanlış seçilmiştir ve test diğer bacakla tekrarlanmalıdır. Multimetrenin test voltajının kristali ateşlemek için yeterli olduğu ortaya çıkabilir. Bu durumda, pin çıkışının doğruluğunu p-n bağlantısının parıltısının rengine göre de doğrulayabilirsiniz.
- Başka bir yol, amaçlanan ortak terminale ve LED'in diğer herhangi bir ayağına güç uygulamaktır. Ortak nokta doğru seçilirse bu, kristalin parlaması ile doğrulanabilir.
Önemli! Bir güç kaynağı ile kontrol ederken, voltajı sıfırdan yumuşak bir şekilde yükseltmek ve 3,5-4 V değerini aşmamak gerekir. Regüle edilmiş bir kaynak yoksa, LED'i bir akım sınırlayıcı aracılığıyla DC voltaj çıkışına bağlayabilirsiniz. direnç.
Ayrı pinli LED'ler için pinout tanımı şuna indirgenmiştir: polarite netleştirme ve kristallerin renge göre düzenlenmesi.Bu, yukarıdaki yöntemler kullanılarak da yapılabilir.
Bilmek faydalı olacaktır:
RGB LED'lerin Artıları ve Eksileri
RGB-LED'ler, yarı iletken ışık yayan elemanların sahip olduğu tüm avantajlara sahiptir. Bunlar düşük maliyet, yüksek enerji verimliliği, uzun hizmet ömrü vb. Üç renkli LED'lerin ayırt edici bir avantajı, hemen hemen her türlü parıltı tonunu basit bir şekilde ve düşük bir fiyata elde etme yeteneğinin yanı sıra dinamiklerde değişen renklerdir.
RGB-LED'lerin ana dezavantajı, üç rengi karıştırarak saf beyaz elde etmenin imkansız olmasıdır. Bunun için yedi renk gerekir (bir örnek gökkuşağıdır - yedi rengi ters işlemin sonucudur: görünür ışığın bileşenlere ayrışması). Bu, aydınlatma elemanları olarak üç renkli lambaların kullanımına kısıtlamalar getirir. Bu hoş olmayan özelliği biraz telafi etmek için, LED şeritler oluşturulurken RGBW ilkesi kullanılır. Her üç renkli LED için bir beyaz ışıma elemanı takılıdır (fosfor nedeniyle). Ancak böyle bir aydınlatma cihazının maliyeti önemli ölçüde artar. RGBW LED'leri de mevcuttur. Kasaya yerleştirilmiş dört kristalleri var - üçü orijinal renkleri elde etmek için, dördüncüsü beyazı elde etmek için, fosfor nedeniyle ışık yayar.
Ömür
Üç kristalli bir cihazın çalışma süresi, en kısa ömürlü elemanın arızaları arasındaki süre ile belirlenir. Bu durumda, üç p-n bağlantısının tümü için yaklaşık olarak aynıdır. Üreticiler, RGB elemanlarının hizmet ömrünü 25.000-30.000 saat seviyesinde iddia ediyorlar. Ancak bu rakam dikkatle ele alınmalıdır.Belirtilen kullanım ömrü, 3-4 yıl boyunca sürekli çalışmaya eşdeğerdir. Üreticilerden herhangi birinin bu kadar uzun bir süre boyunca ömür testleri (ve hatta çeşitli termal ve elektriksel modlarda) gerçekleştirmesi olası değildir. Bu süre zarfında yeni teknolojiler ortaya çıkıyor, testler yeniden başlatılmalı - ve bu sonsuza kadar devam eder. Garanti operasyon süresi çok daha bilgilendiricidir. Ve 10.000-15.000 saattir. Bunu takip eden her şey, en iyi ihtimalle matematiksel modelleme, en kötü ihtimalle çıplak pazarlamadır. Sorun şu ki, genel olarak pahalı olmayan LED'ler için üreticinin garanti bilgisi yoktur. Ancak 10.000-15.000 saate odaklanabilir ve aynı miktarı aklınızda tutabilirsiniz. Ve sonra sadece şansa güvenin. Ve bir şey daha - hizmet ömrü, çalışma sırasındaki termal rejime çok bağlıdır. Bu nedenle, farklı koşullarda aynı element farklı zamanlarda sürecek. LED'in ömrünü uzatmak için, ısı dağılımı sorununa dikkat edilmeli, radyatörler ihmal edilmemeli ve doğal hava sirkülasyonu için koşullar yaratılmalı ve bazı durumlarda cebri havalandırmaya başvurulmalıdır.
Ancak azaltılmış terimler bile birkaç yıllık çalışmadır (çünkü LED duraklama olmadan çalışmayacaktır). Bu nedenle, üç renkli LED'lerin görünümü, tasarımcıların fikirlerinde yarı iletken cihazları yaygın olarak kullanmalarına ve mühendislerin bu fikirleri “donanımda” uygulamalarına olanak tanır.
