Flerfärgad LED med två ledningar. Flerfärgade lysdioder på mikrokontrollern. Hur man justerar RGB-ledd med egna händer

Flerfärgade lysdioder, eller som de också kallas RGB, används för att indikera och skapa en dynamiskt förändrad 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

Faktum är att en RGB-LED är 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 terminalernas syfte.

RGBW - LED kan inte heller ignoreras, skillnaden är att det i deras fall finns 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, sammansatta enligt ett schema med en gemensam anod, ljusstyrkan justeras genom att kontrollera strömförsörjningens "-" (minus).

För att ändra färgen på ett RGB-tejp används speciella RGB-kontroller - enheter för att byta spänningen som levereras till bandet.

Här är RGB SMD5050 pinout:

Och band, det finns inga särdrag 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 ljusstyrkan för strålningen 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... Kontroller finns i olika kapacitet, deras storlek beror på detta, 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 segment av bandet i serie med det, om längden på den första överstiger 5 m, måste du ansluta det andra segmentet 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 tejp. Det vill säga, 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, som använder 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 indikatorlampor, och inte alla använder en tvåfärgad lysdiod med två terminaler, för få personer från nybörjade 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" LED 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 appliceras på en stift, och den andra är minus av strömförsörjningen, kommer en lysdiod att vara låst och den andra tänds, till exempel grönt.

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

Tvåfärgade lysdioder finns i följande färgkombinationer:

- Röd grön;

- blå gul

- grön - bärnsten

- Röd gul.

Hur man ansluter en tvåfärgad LED 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 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, det är också i uttaget sedan 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 det 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.

Vi kommer att räkna om maximalt 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 avledningseffekt 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.

Din region:

Hämtning från kontoret

Hämtning från kontoret i Moskva

Kontoret ligger 5 minuters promenad från tunnelbanestationen Taganskaya vid 6 Bolshoy Drovyanoy pereulok.
Om du checkar ut före 15:00 på en vardag kan beställningen hämtas efter 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, säg 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 vid utfärdandet kommer du att få 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 upphämtningsstället 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 vid utfärdandet kommer du att få 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

Alla är nu bekanta med lysdioder. Modern teknik är helt enkelt otänkbart utan dem. Dessa är LED-lampor och lampor, indikering av driftsätt för olika hushållsapparater, bakgrundsbelysning av skärmar datorskärmar, TV-apparater och många fler alla möjliga saker som du inte kommer ihåg omedelbart. Alla listade enheter innehåller lysdioder med det synliga strålningsområdet i olika färger: röd, grön, blå (RGB), gul, vit. Modern teknik låter dig få nästan vilken färg som helst.

Förutom lysdioder i det synliga strålningsområdet finns det lysdioder för infrarött och ultraviolett ljus. Huvudområdet för sådana lysdioder är automatiserings- och styrenheter. Det räcker att komma ihåg. Om de första modellerna av fjärrkontroller endast användes för att styra tv-apparater, används de nu för att styra väggvärmare, luftkonditioneringsapparater, fläktar och till och med köksmaskiner, till exempel flerkokare och brödtillverkare.

Så vad är egentligen en LED?

Faktum är att det inte skiljer sig mycket från det vanliga - fortfarande detsamma p-n korsning och alla samma basegenskaper är ensidig ledningsförmåga. Som lärande p-növergång, visade det sig att förutom ensidig ledningsförmåga har just denna övergång flera fler ytterligare egenskaper... Under utvecklingen av halvledarteknik har dessa egenskaper studerats, utvecklats och förbättrats.

Ett stort bidrag till utvecklingen av halvledare gavs av en sovjetisk radiofysiker (1903 - 1942). År 1919 gick han in i det berömda och fortfarande berömda radiolaboratoriet Nizhny Novgorod, och från 1929 arbetade han vid Leningrads institut för fysik och teknik. En av forskarens aktiviteter var studien av den svaga, något märkbara glödet av halvledarkristaller. Det är på denna effekt som alla moderna lysdioder fungerar.

Denna svaga glöd uppstår när en ström passerar genom p-n-korsningen till framåt... Men för närvarande har detta fenomen studerats och förbättrats så mycket att ljusstyrkan hos vissa lysdioder är sådan att du helt enkelt kan bli blind.

Färgerna på lysdioderna är mycket breda, nästan alla regnbågens färger. Men färgen erhålls inte genom att ändra färgen på LED-fodralet. Detta uppnås genom att tillsätta dopmedel till p-n-korsningen. Till exempel gör införandet av en liten mängd fosfor eller aluminium det möjligt att få färger i röda och gula nyanser, medan gallium och indium avger ljus från grönt till blå... LED-lampan kan vara transparent eller matt, om kroppen är färgad är det bara ett ljusfilter som motsvarar färgen på p-n-korsningen.

Ett annat sätt att få önskad färg är att införa en fosfor. En fosfor är ett ämne som ger synligt ljus när det utsätts för annan strålning, även infraröd. Lysrör är ett klassiskt exempel. När det gäller lysdioder erhålls en vit färg genom att tillsätta en fosfor till en blå kristall.

För att öka strålningsintensiteten har nästan alla lysdioder en fokuseringslins. Ofta används en sfärisk ände av en transparent kropp som en lins. I infraröda lysdioder är linsen ibland ogenomskinlig, rökgrå. Även om i senare tid infraröda lysdioder produceras helt enkelt i ett transparent fodral, dessa är de som används i olika fjärrkontroller.

Tvåfärgade lysdioder

Också känd för nästan alla. Till exempel en laddare för en mobiltelefon: medan laddningen pågår lyser indikatorn rött och när laddningen är klar grön. Denna indikation är möjlig på grund av att det finns tvåfärgs-lysdioder, vilket kan vara olika typer... Den första typen är lysdioder med tre stift. Ett paket innehåller två lysdioder, till exempel gröna och röda, som visas i figur 1.

Figur 1. Kopplingsschema för en tvåfärgad lysdiod

Figuren visar ett fragment av en krets med tvåfärgad lysdiod. I det här fallet visas en tre-stifts LED med en gemensam katod (det finns också vanlig anod) och dess anslutning till. I det här fallet kan du tända antingen den ena eller den andra lysdioden eller båda på en gång. Till exempel blir den röd eller grön färg, och när du slår på två lysdioder samtidigt, blir du gul. Om du samtidigt använder PWM-modulering för att justera ljusstyrkan för varje lysdiod kan du få flera mellanliggande nyanser.

I denna krets bör du vara uppmärksam på att begränsningsmotstånd ingår separat för varje lysdiod, även om det verkar som om du kan klara dig med en, inklusive den i den allmänna utgången. Men med denna påslagning kommer lysdiodernas ljusstyrka att ändras när en eller två lysdioder slås på.

Vilken spänning behövs för lysdioden Den här frågan hörs ofta, ställs av dem som inte känner till specifikationen för lysdioden eller bara människor som är väldigt långt ifrån el. I detta fall måste det förklaras att lysdioden är en enhet som styrs av ström, inte spänning. Du kan slå på lysdioden minst 220V, men samtidigt ska strömmen genom den inte överstiga det maximalt tillåtna. Detta uppnås genom att ansluta ett ballastmotstånd i serie med lysdioden.

Men ändå, kom ihåg spänningen, det bör noteras att det också spelar en stor roll, eftersom lysdioder har en stor framspänning. Om denna spänning för en konventionell kiseldiod är i storleksordningen 0,6 ... 0,7V, börjar en tröskel för en LED från två volt och högre. Därför lyser inte lysdioden med en spänning på 1,5V.

Men med denna inkludering menar jag 220V, man bör inte glömma att LED: s omvänd spänning är ganska liten, inte mer än några tiotals volt. Därför vidtas särskilda åtgärder för att skydda lysdioden från hög omvänd spänning. Det enklaste sättet är det motsatta - parallellanslutning av en skyddsdiod, som inte heller kan vara särskilt högspänd, till exempel KD521. Under påverkan av en växelspänning öppnas dioderna växelvis och skyddar varandra mot hög omvänd spänning. Kretsen för att slå på skyddsdioden visas i figur 2.

Figur 2. Kopplingsschema parallellt med LED skyddsdiod

Tvåfärgade lysdioder finns också i ett 2-stiftspaket. I detta fall inträffar en förändring i glödens färg när strömriktningen ändras. Ett klassiskt exempel är indikeringen av en DC-motorns rotationsriktning. I det här fallet bör man inte glömma att ett begränsningsmotstånd måste anslutas i serie med lysdioden.

Nyligen är begränsningsmotståndet helt enkelt inbyggt i lysdioden och sedan till exempel på prislappar i butiken skriver de helt enkelt att denna lysdiod är för 12V. Blinkande lysdioder är också markerade med spänning: 3V, 6V, 12V. Inuti sådana lysdioder finns en mikrokontroller (du kan till och med se den genom ett genomskinligt fodral), så alla försök att ändra blinkande frekvens ger inte resultat. Med denna markering kan du tända lysdioden direkt till strömförsörjningen till den angivna spänningen.

Utvecklingen av japanska radioamatörer

Det visar sig att radioamatörism utövas inte bara i länderna i fd Sovjetunionen utan också i ett sådant "elektroniskt land" som Japan. Naturligtvis kan till och med en japansk vanlig radioamatör inte skapa mycket komplexa enheter, men individuella kretslösningar förtjänar uppmärksamhet. Du vet aldrig i vilket schema dessa lösningar kan vara till nytta.

Här är en översikt över relativt enkla enheter som använder lysdioder. I de flesta fall utförs kontroll från mikrokontroller, och du kan inte komma bort från detta. Även för en enkel krets är det lättare att skriva ett kort program och löd styrenheten i ett DIP-8-paket än att lödda flera mikrokretsar, kondensatorer och transistorer. Det är också attraktivt i detta att vissa mikrokontroller kan arbeta utan bilagor alls.

Tvåfärgad LED-styrkrets

En intressant krets för styrning av en kraftfull tvåfärgad LED erbjuds av japanska radioamatörer. Mer exakt används två kraftfulla lysdioder med en ström på upp till 1A här. Men vi måste anta att det finns kraftfulla tvåfärgs-lysdioder. Kretsen visas i figur 3.

Figur 3. Styrkrets för en kraftfull tvåfärgad lysdiod

TA7291P-mikrokretsen är utformad för att kontrollera likströmsmotorer med låg effekt. Det ger flera lägen, nämligen framåtrotation, bakåtrotation, stopp och bromsning. Mikrokretsens utgångssteg är monterat på en bryggkrets, vilket gör att du kan utföra alla ovanstående operationer. Men det var värt att lägga lite fantasi och här är du, mikrokretsen har fått ett nytt yrke.

Logiken i mikrokretsen är ganska enkel. Som du kan se i figur 3 har mikrokretsen två ingångar (IN1, IN2) och två utgångar (OUT1, OUT2), till vilka två kraftfulla lysdioder är anslutna. När logiknivåerna vid ingångarna 1 och 2 är desamma (oavsett 00 eller 11), är potentialerna för utgångarna lika, båda lysdioderna är släckta.

På olika logiska nivåer vid ingångarna fungerar mikrokretsen enligt följande. Om en av ingångarna, till exempel IN1, har en låg logisk nivå, är OUT1-utgången ansluten till den gemensamma ledningen. Katoden på LED HL2 är också ansluten till den gemensamma ledningen genom motståndet R2. Spänningen vid OUT2-utgången (om det finns en logisk enhet vid IN2-ingången) beror i detta fall på spänningen vid V_ref-ingången, vilket gör att du kan justera ljusstyrkan på HL2-lysdioden.

I detta fall erhålls V_ref-spänningen från PWM-pulserna från mikrokontrollern med hjälp av R1C1-integreringskretsen, som justerar ljusstyrkan hos den LED som är ansluten till utgången. Mikrocontrollern styr också ingångarna IN1 och IN2, vilket gör det möjligt att erhålla ett brett utbud av ljusskärmar och LED-styralgoritmer. Motståndet hos motståndet R2 beräknas utifrån den maximalt tillåtna strömmen för lysdioderna. Hur man gör detta kommer att beskrivas nedan.

Figur 4 visar den interna strukturen för TA7291P-chipet, dess blockschema. Kretsen tas direkt från databladet, så en elektrisk motor visas som en belastning.

Figur 4.

Blockdiagrammet gör det enkelt att spåra strömvägar genom belastningen och sätt att styra utgångstransistorerna. Transistorerna är påkopplade parvis, diagonalt: (uppe till vänster + nedre höger) eller (uppe till höger + nedre vänster), vilket gör att du kan ändra motorns riktning och hastighet. I vårt fall tänd en av lysdioderna och kontrollera dess ljusstyrka.

De nedre transistorerna styrs av signalerna IN1, IN2 och är helt enkelt avsedda att slå på / av bryggans diagonaler. De övre transistorerna styrs av Vref-signalen, det är de som reglerar utströmmen. Styrkretsen, visad som en enkel kvadrat, innehåller också skydd mot kortslutning och andra beredningar.

Ohms lag hjälper som alltid i dessa beräkningar. Låt de ursprungliga uppgifterna för beräkningen vara följande: matningsspänning (U) 12V, ström genom lysdioden (I_HL) 10mA, lysdioden är ansluten till en spänningskälla utan några transistorer och mikrokretsar som en startindikator. Spänningsfall över lysdioden (U_HL) 2V.

Då är det ganska uppenbart att spänningen (U-U_HL) kommer att appliceras på begränsningsmotståndet - själva lysdioden "åt" två volt. Då kommer motståndet hos begränsningsmotståndet att vara

R_o = (U-U_HL) / I_HL = (12 - 2) / 0.010 = 1000 (Ω) eller 1KΩ.

Glöm inte SI-systemet: spänning i volt, ström i ampere, resultatet i ohm. Om lysdioden slås på av en transistor ska spänningen i kollektor-emitterdelen i den öppna transistorn subtraheras från matningsspänningen i den första fästet. Men som regel gör ingen någonsin detta, noggrannhet upp till hundradels procent behövs inte här, och det fungerar inte på grund av spridningen av delarnas parametrar. Alla beräkningar i elektroniska kretsar ger ungefärliga resultat, resten måste uppnås genom felsökning och justering.

Trefärgade lysdioder

Förutom tvåfärg har de nyligen blivit utbredda. Deras huvudsyfte är dekorativ belysning på scener, på fester, på nyårsfirandet eller på diskotek. Dessa lysdioder har ett paket med fyra ledningar, varav en är en vanlig anod eller katod, beroende på den specifika modellen.

Men en eller två lysdioder, till och med trefärgade, har liten nytta, så du måste kombinera dem i kransar, och för att styra kransarna använder du alla typer av styrenheter, som oftast kallas styrenheter.

Att montera kransar från enskilda lysdioder är tråkigt och ointressant. Under de senaste åren har industrin börjat producera, liksom remsor baserade på tricolor (RGB) lysdioder. Om enfärgade band tillverkas för en spänning på 12V, är driftspänningen för trefärgade band oftare 24V.

LED-remsor är spänningsmärkta eftersom de redan innehåller begränsningsmotstånd så att de kan anslutas direkt till en spänningskälla. Källor till säljs på samma plats som band.

För att styra trefärgade lysdioder och remsor, för att skapa olika ljuseffekter används speciella styrenheter. Med deras hjälp är det möjligt att helt enkelt byta lysdioder, justera ljusstyrkan, skapa olika dynamiska effekter, samt rita mönster och till och med bilder. Skapandet av sådana kontroller lockar många radioamatörer, naturligtvis de som vet hur man skriver program för mikrokontroller.

Med en trefärgad LED kan du få nästan vilken färg som helst, eftersom färgen på TV-skärmen också erhålls genom att endast blanda tre färger. Här är det lämpligt att komma ihåg en annan utveckling av japanska radioamatörer. Dess schematiska diagram visas i figur 5.

Figur 5. Kopplingsschema för en trefärgad lysdiod

Den kraftfulla 1W trefärgade LED-lampan innehåller tre sändare. Med motståndsvärdena som anges i diagrammet är glödfärgen vit. Genom att välja motståndsbetyg är en liten nyansförändring möjlig: från vitt kallt till vitt varmt. I författarens design är lampan utformad för att belysa bilens interiör. Bör de (japanerna) vara i sorg! För att inte oroa dig för att observera polariteten vid enhetens ingång tillhandahålls en diodbro. Enheten är monterad på en brödbräda och visas i figur 6.

Figur 6. Brödbräda

Nästa utveckling av japanska radioamatörer är också bilindustrin. Denna enhet för rumsbelysning, naturligtvis, med vita lysdioder, visas i figur 7.

Figur 7. Schema för en anordning för att belysa en registreringsskylt på vita lysdioder

Designen använder 6 kraftfulla superljusdioder med en begränsande ström på 35 mA och ett ljusflöde på 4 lm. För att öka tillförlitligheten hos lysdioderna är strömmen genom dem begränsad till 27 mA med en spänningsregulator-mikrokrets ansluten enligt strömregulatorns krets.

Lysdioder EL1 ... EL3, motstånd R1 tillsammans med DA1-mikrokretsen bildar en strömstabilisator. Stabil ström genom motstånd R1, upprätthåller ett spänningsfall på 1,25V över det. Den andra gruppen av lysdioder är ansluten till stabilisatorn genom exakt samma motstånd R2, så strömmen genom gruppen av lysdioder EL4 ... EL6 kommer också att stabiliseras på samma nivå.

Figur 8 visar en omvandlarkrets för att driva en vit lysdiod från en galvanisk cell med en spänning på 1,5 V, vilket helt klart inte räcker för att tända lysdioden. Omvandlarkretsen är mycket enkel och styrs av en mikrokontroller. Faktum är att mikrokontrollern har en pulsfrekvens på cirka 40 kHz. För att öka lastkapaciteten är mikroprocessorns stift anslutna parvis parallellt.

Figur 8.

Schemat fungerar enligt följande. När stiften PB1, PB2 är låga är utgångarna PB0, PB4 höga. Vid denna tidpunkt laddas kondensatorerna C1, C2 genom dioderna VD1, VD2 till cirka 1,4V. När kontrollutgångarnas tillstånd är omvänd, kommer summan av spänningarna för de två laddade kondensatorerna plus batterispänningen att appliceras på lysdioden. Således kommer nästan 4,5V att appliceras på lysdioden framåt, vilket är tillräckligt för att tända lysdioden.

En liknande omvandlare kan monteras utan en mikrokontroller, bara på en logisk mikrokrets. En sådan krets visas i figur 9.

Figur 9.

På elementet DD1.1 monteras en rektangulär oscillator vars frekvens bestäms av värdena R1, C1. Det är med denna frekvens som lysdioden blinkar.

Vid utgången av elementet DD1.1 hög nivå vid utgången är DD1.2 naturligt hög. Vid denna tidpunkt laddas kondensatorn C2 via dioden VD1 från strömförsörjningen. Laddningsvägen är som följer: plus strömförsörjningen - DD1.1 - C2 - VD1 - DD1.2 - minus strömförsörjningen. För närvarande appliceras endast batterispänningen på den vita lysdioden, vilket inte räcker för att tända lysdioden.

När nivån vid utgången från elementet DD1.1 blir låg, visas en hög nivå vid utgången från DD1.2, vilket får dioden VD1 att stängas av. Därför adderas spänningen över kondensatorn C2 till batterispänningen och denna summa appliceras på motståndet R1 och LED HL1. Denna summa av spänningar räcker för att slå på HL1-lysdioden. Sedan upprepas cykeln.

Hur man kontrollerar lysdioden

Om lysdioden är ny är allt enkelt: ledningen som är något längre är den positiva eller anoden. Det är detta som måste slås på plus av strömförsörjningen, naturligtvis, för att inte glömma begränsningsmotståndet. Men i vissa fall, till exempel, avlägsnades lysdioden från det gamla kortet och ledningarna har samma längd, det krävs en kontinuitet.

Multimetrar beter sig något obegripligt i en sådan situation. Till exempel kan en DT838-multimeter i halvledartestläget helt enkelt tända den testade lysdioden något, men en öppen krets visas på indikatorn.

Därför är det i vissa fall bättre att kontrollera lysdioderna genom att ansluta dem genom ett begränsande motstånd till strömförsörjningen, som visas i figur 10. Motståndsbetyget är 200 ... 500 Ohm.

Figur 10. LED-testkrets

Figur 11. Sekvenseringslampor

Det är inte svårt att beräkna motståndet hos begränsningsmotståndet. För att göra detta, lägg upp framspänningen över alla lysdioder, subtrahera den från strömförsörjningsspänningen och dela den resulterande återstoden med den angivna strömmen.

R = (U - (U_HL_1 + U_HL_2 + U_HL_3)) / I

Antag att spänningen i strömförsörjningen är 12V och spänningsfallet över lysdioderna är 2V, 2,5V och 1,8V. Även om lysdioderna tas från samma låda kan det fortfarande finnas en sådan spridning!

Enligt problemets tillstånd är strömmen inställd på 20 mA. Det återstår att ersätta alla värden i formeln och lära sig svaret.

R = (12- (2 + 2,5 + 1,8)) / 0,02 = 285Ω

Figur 12. Parallell anslutning av lysdioder

I det vänstra fragmentet är alla tre lysdioderna anslutna via ett strömbegränsande motstånd. Men varför är detta schema streckat bort, vilka nackdelar har det?

Detta påverkas av spridningen av LED-parametrar. Den största strömmen kommer att gå genom lysdioden med ett lägre spänningsfall, det vill säga mindre internt motstånd. Därför är det inte möjligt att uppnå en enhetlig glöd av lysdioderna med denna inkludering. Därför bör rätt krets kännas igen som kretsen som visas i figur 12 till höger.

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 finns det en verklig indikation på vilken regnbågsfärg som helst i det synliga våglängdsområdet 450 ... 680 nm med någon mättnad.

Det finns flera sätt att få vit "LED" -ljus (nämligen "ljus", eftersom det inte finns någon vit "färg" 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 skikt 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 uppnås utförs av höljets ljusspridande lins.

Den fjärde metoden implementeras 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 amatörövning, är intressanta flerfärgade lysdioder av den tredje typen, som har 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 uppfattar färg i den röda delen av spektrumet felaktigt. 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 motstånd R2 ... R4 - högst 20 ... 25 mA för varje MK-linje. 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 färgkänslan hos 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 in, 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 belastningskapacitet. 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 HL1 LED från olika källor via en spänningsstabilisator 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 kylare 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.