Flerfärgade lysdioder. Användning av lysdioder i elektroniska kretsar. Hur man justerar RGB-ledd med egna händer

Flerfärgade lysdioder följde de två färgerna "rödgröna" lysdioder, när tekniska framsteg gjorde det möjligt att placera blå sändare på deras kristaller. Uppfinningen av "blå" och "vita" lysdioder har helt stängt RGB-cirkeln: nu är det möjligt att visa vilken regnbågsfärg som helst i det synliga våglängdsområdet 450 ... 680 nm med vilken mättnad som helst.

Det finns flera sätt att få vit "LED" -ljus (nämligen "ljus", eftersom vit "färg" inte finns i naturen).

Den första metoden - en gul fosfor appliceras på den inre ytan av linsen på en "blå" LED. "Blå" plus "gul" lägger till en ton nära vit. Så här skapades världens första "vita" lysdioder.

Den andra metoden - på ytan av en ljuskälla som arbetar i det ultravioletta området 300 ... 400 nm (osynlig strålning) appliceras tre lager av fosfor, respektive i blått, grönt och rött. De spektrala komponenterna blandas som i en lysrör.

Den tredje metoden är LCD-TV-teknik. På ett substrat placeras "röda", "blå" och "gröna" emittrar nära varandra (som tre kanoner i ett bildrör). Färgproportioner ställs in med olika strömmar genom varje sändare. Den slutliga blandningen av färgerna tills en vit nyans erhålls utförs av husets ljusspridande lins.

Den fjärde metoden realiseras i de så kallade "kvant" -dioderna, där röda, gröna och blå "kvant" -prickar eller, med andra ord, självlysande nanokristaller appliceras på en vanlig halvledarskiva. Detta är en lovande energibesparingsriktning, men fortfarande exotisk.

Idag för amatör övning är av intresse flerfärgade lysdioder av den tredje typen, med kranar från tre sändare. De kan användas för att skapa informationsdisplayer i fullfärg, till exempel i form av LED-TV-skärmar. En pixel av en sådan skärm kan lysa i blått (470 nm), grönt (526 nm) eller rött (630 nm). Totalt kan du få nästan samma antal nyanser som på datorskärmar.

Flerfärgade lysdioder finns i fyra, sex åtta stift. I det första fallet finns det tre ledningar för avgivare av röda (R), gröna (G) och blå (B) färger, kompletterade med den fjärde ledningen i den gemensamma katoden eller anoden. Sexstiftsversionen innehåller tre helt fristående RGB-lysdioder eller två tvåfärgspar: "rödblå", "grönblå" i ett hus. De åtta stiftiga lysdioderna har dessutom en "vit" sändare.

En intressant punkt. Det har bevisats att de flesta män inte korrekt uppfattar färg i den röda delen av spektrumet. Moder naturen själv är skyldig för detta på grund av OPNlLW-genen som ligger på X-kromosomen. Män har en gen och kvinnor har två kopior av den, som ömsesidigt kompenserar för varandras defekter. Manifestation i vardagen - kvinnor skiljer som regel karmosinröda, vinröda och scharlakansröda nyanser, och för många män verkar sådana toner lika röda ... Därför bör man undvika "motstridiga" färger när man utformar utrustning och inte tvinga användaren för att leta efter skillnaden i små detaljer.

I fig. 2.17, a ... och visar anslutningsdiagrammen för fyr-, sex-stifts flerfärgade lysdioder till MK.

Ris. 2.17. Kopplingsscheman för flerfärgade lysdioder till MK (början):

R3 * co oa) strömmen genom var och en av de tre emitterna i röda (R), gröna (G) och blå (B) färger bestäms av motstånden R2 ... R4 - högst 20 ... 25 mA för varje MK-rad. Motstånd R1 ger negativ strömåterkoppling. Med hjälp minskar glödets totala ljusstyrka samtidigt som man slår på tre sändare samtidigt;

b) liknande fig. 2.17, a, men för HL1 LED med en gemensam anod och med en aktiv LÅG nivå vid MK-utgångarna;

c) tre-kanals PWM-kontroll ger komplett Färgspektrum RGB. Motstånden hos motstånden R1 ... R3 väljs inom vida gränser enligt den subjektiva färgavkänningen för vitbalansen med tre sändare påslagna. För en enhetlig övergång från en färg till en annan krävs en icke-linjär PWM-kontrollag. Medelströmmen genom en MK-linje under en PWM-period bör inte överstiga 20 ... 25 mA med en pulsström på högst 40 mA;

d) liknande fig. 2.17, men för HL1 LED med en gemensam anod och med en aktiv LÅG nivå av PWM-signaler;

e) HL1-lysdioden innehåller tre helt autonoma sändare med separata ledningar från fodralet, vilket ger en viss handlingsfrihet. Till exempel kan du ansluta indikatorer enligt schemat med både en gemensam anod och en gemensam katod; O

Om Fig. 2.17. Kopplingsscheman för flerfärgade lysdioder till MK (slut):

f) flerfärgad LED-simulator. Tre konventionella lysdioder HL1..HL3 i röd, grön och blå färg är strukturellt placerade i ett vanligt ljusspridande hus. För en bättre imitation av originalet kan du använda små SMD-lysdioder;

g) kraftfulla flerfärgade lysdioder kan inte anslutas direkt till MCU på grund av portarnas låga lastkapacitet. Transistorströmställare med en tillåten ström på minst 500 mA krävs för "en-watt" lysdioder (350 mA) och minst 1 A för "tre-watt" lysdioder (700 mA). Det rekommenderas att driva MK och LED HL1 från olika källor via en spänningsregulator, så att störningar från att växla en kraftig belastning inte stör programmets funktion. Med en hög matningsspänning på HL1 LED bör motstånden på motstånden R4 ... R6 och deras effekt ökas. Själva lysdioden måste installeras på en radiator 5 ... 10 cm 2;

h) 6-stifts LED HL1 styrs från fyra MK-linjer. Genom att kombinera LÅG / HÖG nivå kan olika färgnyanser uppnås. Helst producerar en blandning av blått och grönt blått och en blandning av rött och grönt ger gult;

i) HL1-utgångslampan tillåter inte bara att blanda färgerna rött (R), grönt (G), blått (B) utan också att justera deras mättnad genom att lägga till en vit komponent (W). Var och en av strålarna på HL1 LED är konstruerad för en driftsström på 350 mA, därför måste åtgärder vidtas för att effektivt avleda värme med en metallkylare.

Din region:

Hämtning från kontoret

Hämtning från kontoret i Moskva

Kontoret ligger 5 minuters promenad från tunnelbanestationen Taganskaya, vid 6 Bolshoy Drovyanoy-fil.
Om du checkar ut före 15:00 på en vardag kan beställningen hämtas efter kl 17:00 samma dag, annars - nästa vardag efter 17:00. Vi ringer och bekräftar beredskapens beredskap.
Du kan få din beställning från 10:00 till 21:00 sju dagar i veckan efter att den är klar. Beställningen väntar på dig tre arbetsdagar. Om du vill förlänga hållbarheten är det bara att skriva eller ringa.
Skriv ner ditt beställningsnummer före ditt besök. Det krävs vid mottagandet.
För att komma till oss, visa ditt pass på passet, berätta att du befinner dig i Amperka och ta hissen till tredje våningen.

är gratis

Leverans med kurir i Moskva

Leverans med kurir i Moskva

Vi levererar nästa dag vid beställning till 20:00, annars - varannan dag.
Kurirer arbetar från måndag till lördag, från 10:00 till 22:00.
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet eller online när du gör en beställning.

250 ₽

Leverans till upphämtningsstället

Leverans till PickPoint

PickPoint.
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet eller online när du gör en beställning.

240 ₽

Budleverans i St Petersburg

Leverans med kurir i St. Petersburg

Vi levererar varannan dag vid beställning fram till 20:00, annars - om två dagar.
Kurirer arbetar från måndag till lördag, från 11:00 till 22:00.
När du kommer överens om en beställning kan du välja ett leveransintervall på tre timmar (tidigast - från 12:00 till 15:00).
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet eller online när du gör en beställning.

350 ₽

Leverans till upphämtningsstället

Leverans till PickPoint

Leverans till upphämtningsstället - modernt, bekvämt och snabbt sätt ta emot din beställning utan att ringa och fånga kurirer.
En upphämtningsplats är en kiosk med en person eller en uppsättning järnlådor. De placeras i stormarknader kontorscentra och andra populära platser. Din beställning visas vid den punkt du väljer.
Du hittar närmaste punkt på PickPoint-kartan.
Leveranstid - från 1 till 8 dagar, beroende på stad. I Moskva är det till exempel 1-2 dagar; i St Petersburg - 2-3 dagar.
När beställningen anländer till upphämtningsstället får du ett SMS med en kod för att ta emot den.
När som helst under tre dagar du kan komma till punkten och använda koden från SMS för att ta emot beställningen.
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet eller online när du gör en beställning.
Leveranskostnad - från 240 rubel, beroende på stad och storlek på beställningen. Det beräknas automatiskt vid utcheckningen.

240 ₽

Leverans till upphämtningsstället

Leverans till PickPoint

Leverans till upphämtningspunkten är ett modernt, bekvämt och snabbt sätt att ta emot din beställning utan samtal och fånga kurirer.
En upphämtningsplats är en kiosk med en person eller en uppsättning järnlådor. De installeras i stormarknader, kontor och andra populära platser. Din beställning visas vid den punkt du väljer.
Du hittar närmaste punkt på PickPoint-kartan.
Leveranstid - från 1 till 8 dagar, beroende på stad. I Moskva är det till exempel 1-2 dagar; i St Petersburg - 2-3 dagar.
När beställningen anländer till upphämtningsstället får du ett SMS med en kod för att ta emot den.
När som helst inom tre dagar kan du komma till punkten och använda koden från SMS för att ta emot beställningen.
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet eller online när du gör en beställning.
Leveranskostnad - från 240 rubel, beroende på stad och storlek på beställningen. Det beräknas automatiskt vid utcheckningen.

Skickar med ryska posten

Postkontor

Leverans sker till närmaste postkontor grenar i någon lösning Av Ryssland.
Tariff- och leveranstiderna dikteras av den ryska posten. I genomsnitt är väntetiden 2 veckor.
Vi överför ordern till ryska posten inom två arbetsdagar.
Du kan betala för din beställning kontant vid mottagandet (kontant vid leverans) eller online när du gör en beställning.
Kostnaden beräknas automatiskt vid beställningstillfället och ska i genomsnitt vara cirka 400 rubel.

EMS-leverans

Flerfärgade lysdioder, eller som de också kallas RGB, används för att indikera och skapa en dynamiskt föränderlig bakgrundsbelysning i färg. Faktum är att det inte finns något speciellt med dem, låt oss se hur de fungerar och vad RGB-lysdioder är.

Intern organisation

I själva verket är en RGB-LED tre enfärgade kristaller kombinerade i ett paket. Namnet RGB står för Röd - röd, Grön - grön, Blå - blå enligt de färger som var och en av kristallerna avger.

Dessa tre färger är grundläggande och vilken färg som helst bildas på deras blandning. Denna teknik har länge använts i TV och fotografering. På bilden ovan kan du se glödet från varje kristall separat.

På den här bilden kan du se principen att blanda färger för att få alla nyanser.

Kristaller i RGB-lysdioder kan anslutas enligt schemat:

Med en gemensam anod;

Vanlig katod;

Inte ansluten.

I de två första alternativen ser du att lysdioden har fyra stift:

Eller 6 slutsatser i det senare fallet:

Du kan se på bilden tre kristaller syns tydligt under linsen.

För sådana lysdioder säljs speciella monteringsplattor, de anger till och med syftet med terminalerna.

RGBW - LED-lampor kan inte heller ignoreras, deras skillnad är att i deras fall finns det en annan kristall som avger vitt ljus.

Naturligtvis var det inte utan band med sådana lysdioder.

Den här bilden visar en remsa med RGB-lysdioder, monterade enligt schemat med en gemensam anod. Ljusstyrkan justeras genom att styra strömförsörjningens "-" (minus).

För att ändra färgen på ett RGB-tejp används speciella RGB-kontroller - enheter för att växla den spänning som levereras till bandet.

Här är RGB SMD5050 pinout:

Och band, det finns inga särdrag med att arbeta med RGB-band, allt förblir detsamma som med enfärgade modeller.

För dem finns det också kontakter för anslutning av en LED-remsa utan lödning.

Här är pinout av 5mm RGB LED:

Hur glödets färg ändras

Färgjustering utförs genom att justera strålningens ljusstyrka från var och en av kristallerna. Vi har redan övervägt.

RGB-styrenheten för bandet fungerar på samma princip, den har en mikroprocessor som styr den negativa terminalen på strömförsörjningen - den ansluter och kopplar bort den från kretsen med motsvarande färg. Vanligtvis kommer kontrollen med en fjärrkontroll fjärrkontroll... Styrenheter finns i olika kapaciteter, deras storlek beror på det, från en sådan miniatyr.

Ja, en sådan kraftfull enhet i ett fall storleken på en strömförsörjning.

De är anslutna till bandet enligt följande schema:

Eftersom spårets tvärsnitt inte tillåter anslutning av nästa bandstycke i serie med det, om längden på den första överstiger 5 m, måste du ansluta den andra biten med ledningar direkt från RGB-styrenheten.

Men du kan komma ur situationen och inte dra ytterligare 4 ledningar 5 meter från styrenheten och använda en RGB-förstärkare. För dess drift måste du bara sträcka ut två ledningar (plus och minus 12V) eller driva en annan strömförsörjning från närmaste 220V-källa, samt 4 "information" -kablar från föregående segment (R, G och B), de är behövs för att ta emot kommandon från styrenheten, så att hela strukturen lyser på samma sätt.

Och nästa avsnitt är redan anslutet till förstärkaren, dvs. den använder signalen från föregående bandstycke. Det vill säga att du kan driva tejpen från förstärkaren, som kommer att ligga direkt bredvid den, vilket sparar pengar och tid för att lägga ledningar från den primära RGB-styrenheten.

Hur man justerar RGB-ledd med egna händer

Så det finns två alternativ för att köra RGB-lysdioder:

Här är en variant av kretsen utan att använda arduin och andra mikrokontroller, med tre CAT4101-drivrutiner, som kan leverera ström upp till 1A.

Men kontroller är nu ganska billiga, och om du behöver justera LED-remsan är det bättre att köpa en färdig version. Arduino-scheman är mycket enklare, ju mer du kan skriva en skiss med vilken du antingen kommer att ställa in färgen manuellt, eller så kommer färguppräkningen att ske automatiskt i enlighet med den angivna algoritmen.

Slutsats

RGB-lysdioder låter dig skapa intressanta ljuseffekter som används i inredningen som bakgrundsbelysning för hushållsprodukter, för en bredare effekt på TV-skärmen. Det finns inga speciella skillnader när man arbetar med dem från konventionella lysdioder.

Vid tillverkning av olika elektroniska strukturer används ofta en lysdiod, till exempel i enheter för att indikera eller signalera utrustningens funktion. Visst arbetade alla med vanliga indikator-lysdioder, och inte alla använder en tvåfärgad lysdiod med två terminaler, för få människor från nybörjare elektronikingenjörer vet om det. Därför kommer jag att berätta lite om det och naturligtvis kommer vi att ansluta en tvåfärgad LED till ett 220 V växelspänningsnät, eftersom detta ämne av en okänd anledning för mig är av ökat intresse.

Och så vet vi att en "normal" lysdiod passerar strömmen bara i en riktning: när ett plus appliceras på anoden och ett minus till strömförsörjningens katod. Om du ändrar spänningskällans polaritet kommer ingen ström att strömma.

En tvåfärgad LED med två ledningar består av två antiparallellanslutna dioder, placerade i ett gemensamt hus. Dessutom har kroppen eller, mer exakt, linsen standardstorlekar och bara två slutsatser.

En speciell egenskap är att varje utgång på LED-lampan fungerar som anoden på en LED och katoden på den andra.

Om ett plus tillämpas på en stift och den andra är minus minus strömförsörjningen, kommer en lysdiod att vara låst och den andra tänds, till exempel grönt.

När strömförsörjningens polaritet är omvänd släcks den gröna lysdioden och den röda tänds.

Tvåfärgade lysdioder finns i följande färgkombinationer:

- Röd grön;

- blå gul

- grön - bärnsten;

- Röd gul.

Hur man ansluter en tvåfärgad lysdiod med två ledningar till ett 220 V-nätverk

Det är bekvämt att använda en sådan lysdiod på växelström, eftersom det inte finns något behov av att använda en omvänd diod. För att ansluta en tvåfärgad LED till en 220 V växelström är det därför tillräckligt att bara lägga till ett strömbegränsande motstånd.

Det är nödvändigt att omedelbart göra en ändring här att den nominella spänningen i nätverket, den är också i uttaget, från och med oktober 2015, inte längre är den vanliga 220 V utan 230 V. Dessa och andra data återspeglas i GOST 29433 -2014. I samma standard anges de tillåtna avvikelserna från det nominella spänningsvärdet 230 V:

- nominellt värde 230 V;

- maximalt 253 V (+ 10%);

- minst 207 V (-10%);

- minsta belastning 198 V (-14%).

Baserat på dessa antaganden är det nödvändigt att beräkna motståndet hos det strömbegränsande motståndet så att det inte överhettas och tillräcklig ström strömmar genom lysdioden för dess normala glöd med maximalt tillåtna spänningsfluktuationer i nätverket.

Beräkning av strömbegränsningsmotståndet

Därför, även om det nominella strömvärdet är 20 mA, tar vi det beräknade värdet för strömmen för en tvåfärgad lysdiod 7 mA = 0,007 A. Vid detta värde lyser den normalt eftersom lysdioden för LED inte är direkt proportionell mot strömmen som strömmar genom den.

Bestäm motståndet för det strömbegränsande motståndet vid en märkspänning i ett 230 V-uttag:

R = U / I = 230 V / 0,007 A = 32857 Ohm.

Välj 33 kOhm från standardområdet för motståndsbetyg.

Låt oss nu beräkna motståndets effektförlust:

P = I 2 R = 0,007 2 ∙ 33000 = 1,62 W.

Vi accepterar ett motstånd på 2 watt.

Låt oss räkna om för fallet så mycket som möjligt tillåten spänning vid ett givet värde av motståndet hos motståndet:

I = U / R = 253/33000 = 0,0077 A = 7,7 mA.

P = I 2 R = 0,0077 2 ∙ 33000 = 1,96 W.

Som du kan se, med en ökning av spänningen med de tillåtna 10%, kommer strömmen också att öka med 10%, men motståndets avledningskraft kommer inte att överstiga 2 W, så det överhettas inte.

När spänningen sjunker med ett acceptabelt värde minskar också strömmen. I detta fall kommer motståndets effektförlust att minska också.

Därav slutsatsen: som en indikator på närvaron av 230 V nätspänning räcker det bara att använda en tvåfärgad lysdiod med två ledningar och ett 33 kOhm strömbegränsande motstånd med en spridningseffekt på 2 W.