Karakteristik LED RGB
Lampu latar yang berubah warna terlihat spektakuler. Ini digunakan untuk objek iklan, pencahayaan dekoratif objek arsitektur, selama berbagai pertunjukan dan acara publik. Salah satu cara untuk menerapkan lampu latar seperti itu adalah dengan menggunakan LED tiga warna.
Apa itu LED RGB?
Perangkat semikonduktor pemancar cahaya biasa memiliki satu sambungan p-n dalam satu paket, atau merupakan matriks dari beberapa sambungan identik (teknologi COB). Ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan satu warna cahaya pada setiap saat - langsung dari rekombinasi pembawa utama atau dari cahaya sekunder fosfor. Teknologi kedua memberi pengembang banyak peluang dalam memilih warna cahaya, tetapi perangkat tidak dapat mengubah warna radiasi selama operasi.
LED RGB berisi tiga sambungan p-n dengan warna pancaran berbeda dalam satu paket:
- merah (Merah);
- hijau (Hijau);
- biru.
Singkatan nama bahasa Inggris dari masing-masing warna memberi nama untuk jenis LED ini.
Jenis dioda RGB
LED tiga warna dibagi menjadi tiga jenis sesuai dengan metode menghubungkan kristal di dalam kasing:
- dengan anoda umum (memiliki 4 output);
- dengan katoda umum (memiliki 4 keluaran);
- dengan elemen yang terpisah (memiliki 6 kesimpulan).
Cara perangkat dikontrol tergantung pada versi LED.
Menurut jenis lensa, LED adalah:
- dengan lensa transparan;
- dengan lensa buram.
Elemen RGB lensa bening mungkin memerlukan diffuser cahaya tambahan untuk mencapai rona campuran. Jika tidak, komponen warna individu mungkin terlihat.
Prinsip operasi
Prinsip pengoperasian LED RGB didasarkan pada pencampuran warna. Pengapian terkontrol dari satu, dua atau tiga elemen memungkinkan Anda mendapatkan cahaya yang berbeda.
Menyalakan kristal secara individual memberikan tiga warna yang sesuai. Inklusi berpasangan memungkinkan Anda untuk mencapai cahaya:
- persimpangan p-n merah + hijau akhirnya akan memberi warna kuning;
- biru + hijau saat dicampur memberi pirus;
- merah + biru menjadi ungu.
Dimasukkannya ketiga elemen memungkinkan Anda menjadi putih.
Lebih banyak kemungkinan diberikan dengan mencampur warna dalam berbagai proporsi. Ini dapat dilakukan dengan mengontrol kecerahan pancaran setiap kristal secara terpisah. Untuk melakukan ini, Anda harus menyesuaikan arus yang mengalir melalui LED satu per satu.
Kontrol LED RGB dan diagram pengkabelan
LED RGB dikendalikan dengan cara yang sama seperti LED konvensional - dengan menerapkan tegangan anoda-katoda langsung dan menciptakan arus melalui p-n junction.Oleh karena itu, elemen tiga warna harus dihubungkan ke sumber daya melalui resistor pemberat - masing-masing kristal melalui resistornya sendiri. Menghitung dapat melalui arus pengenal elemen dan tegangan operasi.
Bahkan ketika digabungkan dalam paket yang sama, kristal yang berbeda dapat memiliki parameter yang berbeda, sehingga tidak dapat dihubungkan secara paralel.
Karakteristik khas untuk perangkat tiga warna berdaya rendah dengan diameter 5 mm diberikan dalam tabel.
| Merah (R) | Hijau (G) | Biru (B) | |
| Tegangan maju maksimum, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Nilai arus, mA | 20 | 20 | 20 |
Jelas, kristal merah memiliki tegangan maju yang setengah dari dua lainnya. Penyertaan elemen secara paralel akan menyebabkan kecerahan cahaya yang berbeda atau kegagalan satu atau semua sambungan p-n.
Terhubung secara permanen ke sumber daya tidak memungkinkan Anda untuk menggunakan kemampuan penuh elemen RGB. Dalam mode statis, perangkat tiga warna hanya menjalankan fungsi perangkat monokrom, tetapi harganya jauh lebih mahal daripada LED konvensional. Oleh karena itu, mode dinamis jauh lebih menarik, di mana warna pancaran dapat dikontrol. Ini dilakukan melalui mikrokontroler. Keluarannya dalam banyak kasus memberikan arus keluaran 20 mA, tetapi ini perlu ditentukan dalam lembar data setiap kali. Hubungkan LED ke port output melalui resistor pembatas arus. Opsi kompromi saat memberi daya pada sirkuit mikro dari 5 V adalah resistansi 220 ohm.
Elemen dengan katoda umum dikendalikan dengan menerapkan unit logis ke output, dengan anoda umum - nol logis. Tidak sulit untuk mengubah polaritas sinyal kontrol secara terprogram. LED dengan output terpisah dapat Menghubung dan mengelola dengan cara apapun.
Jika output mikrokontroler tidak dirancang untuk arus pengenal LED, LED harus dihubungkan melalui sakelar transistor.
Di sirkuit ini, kedua jenis LED dinyalakan dengan menerapkan level positif ke input kunci.
Disebutkan bahwa kecerahan cahaya dikendalikan dengan mengubah arus melalui elemen pemancar cahaya. Output digital mikrokontroler tidak dapat secara langsung mengontrol arus, karena mereka memiliki dua status - tinggi (sesuai dengan tegangan suplai) dan rendah (sesuai dengan tegangan nol). Tidak ada posisi perantara, jadi cara lain digunakan untuk mengatur arus. Misalnya, metode modulasi lebar pulsa (PWM) dari sinyal kontrol. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa bukan tegangan konstan yang diterapkan pada LED, tetapi pulsa dengan frekuensi tertentu. Mikrokontroler, sesuai dengan program, mengubah rasio pulsa dan jeda. Ini mengubah tegangan rata-rata dan arus rata-rata melalui LED pada amplitudo tegangan konstan.
Ada pengontrol khusus yang dirancang khusus untuk mengontrol pancaran LED tiga warna. Mereka dijual dalam bentuk perangkat jadi. Mereka juga menggunakan metode PWM.
Pinout
Jika ada LED baru yang tidak disolder, maka pinout dapat ditentukan secara visual. Untuk semua jenis koneksi (anoda umum atau katoda umum), kabel yang terhubung ke ketiga elemen memiliki panjang terpanjang.Jika Anda memutar kasing sehingga kaki panjang berada di sisi kiri, maka di sebelah kirinya akan ada output "merah", dan ke sisi kanan - pertama "hijau", lalu "biru". Jika LED sudah digunakan, outputnya dapat dipersingkat secara sewenang-wenang, dan Anda harus menggunakan metode lain untuk menentukan pinout:
- Anda dapat menentukan kabel umum dengan multimeter. Penting untuk menghidupkan perangkat dalam mode pengujian dioda dan menghubungkan klem perangkat ke kaki bersama yang dimaksud dan ke yang lain, kemudian mengubah polaritas koneksi (seperti pada pengujian biasa dari persimpangan semikonduktor). Jika output umum yang diharapkan ditentukan dengan benar, maka (dengan ketiga elemen yang dapat diservis) penguji akan menunjukkan resistansi tak terbatas di satu arah, dan resistansi terbatas di sisi lain (nilai pasti tergantung pada jenis LED). Jika dalam kedua kasus ada sinyal terbuka pada tampilan penguji, maka output dipilih secara tidak benar, dan pengujian harus diulang dengan kaki yang lain. Ternyata tegangan uji multimeter cukup untuk menyalakan kristal. Dalam hal ini, Anda juga dapat memverifikasi kebenaran pinout dengan warna cahaya persimpangan p-n.
- Cara lain adalah dengan menerapkan daya ke terminal umum yang dimaksud dan kaki LED lainnya. Jika titik umum dipilih dengan benar, ini dapat diverifikasi oleh cahaya kristal.
Penting! Saat memeriksa dengan sumber daya, perlu untuk menaikkan tegangan dengan lancar dari nol dan tidak melebihi nilai 3,5-4 V. Jika tidak ada sumber yang diatur, Anda dapat menghubungkan LED ke output tegangan DC melalui pembatas arus penghambat.
Untuk LED dengan pin terpisah, definisi pinout dikurangi menjadi: klarifikasi polaritas dan susunan kristal berdasarkan warna.Ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan metode di atas.
Ini akan berguna untuk mengetahui:
Pro dan Kontra LED RGB
RGB-LED memiliki semua keunggulan yang dimiliki oleh elemen pemancar cahaya semikonduktor. Ini adalah biaya rendah, efisiensi energi tinggi, umur panjang, dll. Keuntungan khas dari LED tiga warna adalah kemampuan untuk mendapatkan hampir semua bayangan cahaya dengan cara yang sederhana dan dengan harga murah, serta mengubah warna secara dinamis.
Kerugian utama dari RGB-LED adalah ketidakmungkinan mendapatkan putih murni dengan mencampurkan tiga warna. Ini akan membutuhkan tujuh warna (contohnya adalah pelangi - tujuh warnanya adalah hasil dari proses sebaliknya: penguraian cahaya tampak menjadi komponen). Ini memberlakukan pembatasan penggunaan lampu tiga warna sebagai elemen pencahayaan. Untuk mengimbangi fitur yang tidak menyenangkan ini, prinsip RGBW digunakan saat membuat strip LED. Untuk setiap LED tiga warna, satu elemen cahaya putih dipasang (karena fosfor). Tetapi biaya perangkat penerangan seperti itu meningkat tajam. LED RGBW juga tersedia. Mereka memiliki empat kristal yang dipasang di kasing - tiga untuk mendapatkan warna asli, yang keempat - untuk mendapatkan warna putih, ia memancarkan cahaya karena fosfor.
Seumur hidup
Periode pengoperasian perangkat tiga kristal ditentukan oleh waktu antara kegagalan elemen yang paling berumur pendek. Dalam hal ini, kira-kira sama untuk ketiga sambungan p-n. Pabrikan mengklaim masa pakai elemen RGB pada level 25.000-30.000 jam. Tapi angka ini harus diperlakukan dengan hati-hati.Masa pakai yang disebutkan setara dengan operasi berkelanjutan selama 3-4 tahun. Tidak mungkin salah satu pabrikan melakukan tes hidup (dan bahkan dalam berbagai mode termal dan listrik) untuk waktu yang lama. Selama waktu ini, teknologi baru muncul, tes harus dimulai lagi - dan seterusnya tanpa batas. Masa garansi operasi jauh lebih informatif. Dan itu adalah 10.000-15.000 jam. Segala sesuatu yang mengikuti adalah, paling banter, pemodelan matematika, paling buruk, pemasaran telanjang. Masalahnya adalah biasanya tidak ada informasi garansi pabrik untuk LED murah yang umum. Tetapi Anda dapat fokus pada 10.000-15.000 jam dan mengingat jumlah yang sama. Dan kemudian hanya mengandalkan keberuntungan. Dan satu hal lagi - masa pakai sangat tergantung pada rezim termal selama operasi. Oleh karena itu, elemen yang sama dalam kondisi yang berbeda akan bertahan untuk waktu yang berbeda. Untuk memperpanjang umur LED, Anda harus memperhatikan masalah pembuangan panas, jangan mengabaikan radiator dan menciptakan kondisi untuk sirkulasi udara alami, dan dalam beberapa kasus menggunakan ventilasi paksa.
Tetapi bahkan istilah yang dikurangi adalah beberapa tahun operasi (karena LED tidak akan bekerja tanpa jeda). Oleh karena itu, tampilan LED tiga warna memungkinkan desainer untuk menggunakan perangkat semikonduktor secara luas dalam ide-ide mereka, dan para insinyur menerapkan ide-ide ini "dalam perangkat keras".
