RGBLEDの特徴

色が変わるバックライトは見事に見えます。さまざまなショーや公開イベントで、オブジェクトの宣伝、建築オブジェクトの装飾照明に使用されます。このようなバックライトを実装する1つの方法は、3色のLEDを使用することです。

RGBLEDとは

通常の発光半導体デバイスは、1つのパッケージに1つのp-n接合があるか、複数の同一の接合のマトリックスです（COBテクノロジー）。これにより、メインキャリアの再結合から直接、またはリン光物質の二次グローから、各瞬間に1つのグローカラーを取得できます。 2番目のテクノロジーは、開発者にグローの色を選択する十分な機会を与えましたが、デバイスは操作中に放射線の色を変更することはできません。

RGB LEDには、1つのパッケージに異なるグローカラーの3つのp-n接合が含まれています。

• 赤（赤）;
• 緑（緑）;
• 青い。

各色の英語名の略語は、このタイプのLEDに名前を付けました。

RGBダイオードの種類

ケース内の水晶の接続方法により、3色LEDは3種類に分けられます。

• 共通アノード付き（4つの出力があります）;
• 共通のカソードを備えています（4つの出力があります）。
• 別々の要素で（6つの結論があります）。

トリコロールLEDの実行の種類。

デバイスの制御方法は、LEDのバージョンによって異なります。

レンズの種類に応じて、LEDは次のとおりです。

• 透明レンズ付き。
• つや消しレンズ付き。

クリアレンズRGBエレメントでは、混合色相を実現するために追加の光ディフューザーが必要になる場合があります。そうしないと、個々の色成分が表示される場合があります。

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LEDの特性とタイプの詳細な説明

 

動作原理

RGB LEDの動作原理は、混色に基づいています。 1つ、2つ、または3つの要素の制御された点火により、異なる輝きを得ることができます。

個別の混色パレット。

クリスタルを個別にオンにすると、対応する3つの色が表示されます。ペアワイズインクルージョンにより、輝きを実現できます。

• 赤+緑のp-n接合は最終的に黄色になります。
• 青+緑を混ぜるとターコイズになります。
• 赤+青は紫になります。

3つの要素すべてを含めることで、白を得ることができます。

色をさまざまな比率で混合することで、さらに多くの可能性がもたらされます。これは、各クリスタルのグローの明るさを個別に制御することで実行できます。これを行うには、LEDを流れる電流を個別に調整する必要があります。

さまざまな比率の混色パレット

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LEDの装置と動作原理

 

RGBLED制御および配線図

RGB LEDは、従来のLEDと同じ方法で制御されます。つまり、アノードとカソードに直接電圧を印加し、p-n接合に電流を流します。したがって、バラスト抵抗を介してトリコロール素子を電源に接続する必要があります。各水晶は独自の抵抗を介して接続します。 計算する これは、エレメントの定格電流と動作電圧を介して行うことができます。

同じパッケージで組み合わせた場合でも、異なる水晶は異なるパラメータを持つ可能性があるため、並列に接続することはできません。

直径5mmの低電力3色デバイスの代表的な特性を表に示します。

明らかに、赤い水晶の順方向電圧は他の2つの水晶の半分です。要素を並列に含めると、グローの明るさが異なるか、1つまたはすべてのp-n接合が失敗します。

電源に恒久的に接続しても、RGBエレメントの全機能を使用することはできません。静的モードでは、3色デバイスはモノクロデバイスの機能のみを実行しますが、従来のLEDよりもはるかにコストがかかります。したがって、グローの色を制御できるダイナミックモードの方がはるかに興味深いものです。これはマイクロコントローラーを介して行われます。ほとんどの場合、その出力は20 mAの出力電流を提供しますが、これは毎回データシートで指定する必要があります。電流制限抵抗を介してLEDを出力ポートに接続します。 5 Vからマイクロ回路に電力を供給する場合の妥協案は、220オームの抵抗です。

RGBエレメントをマイクロコントローラー出力に接続します。

共通のカソードを備えた要素は、共通のアノードを備えた論理ユニット（論理ゼロ）を出力に適用することによって制御されます。プログラムで制御信号の極性を変更することは難しくありません。個別の出力を備えたLEDは 接続 とにかく管理します。

マイクロコントローラの出力がLEDの定格電流用に設計されていない場合、LEDはトランジスタスイッチを介して接続する必要があります。

トランジスタスイッチを介してLEDを接続します。

これらの回路では、キー入力に正のレベルを適用することにより、両方のタイプのLEDが点灯します。

グローの明るさは、発光素子を流れる電流を変えることによって制御されると述べられました。マイクロコントローラのデジタル出力は、高（供給電圧に対応）と低（ゼロ電圧に対応）の2つの状態があるため、電流を直接制御することはできません。中間位置がないため、電流を調整するために他の方法が使用されます。たとえば、制御信号のパルス幅変調（PWM）の方法。その本質は、定電圧がLEDに印加されるのではなく、特定の周波数のパルスが印加されるという事実にあります。マイクロコントローラは、プログラムに従って、パルスと一時停止の比率を変更します。これにより、一定の電圧振幅でLEDを流れる平均電圧と平均電流が変化します。

PWMを使用して平均電圧と電流を調整する原理。

3色のLEDの輝きを制御するために特別に設計された専用のコントローラーがあります。それらは完成したデバイスの形で販売されています。また、PWM方式を使用しています。

グローの色を制御するための産業用コントローラー。

ピン配置

共通のアノードまたはカソードを備えたLEDピン配列。

はんだ付けされていない新しいLEDがある場合は、ピン配置を視覚的に判断できます。どのタイプの接続（共通アノードまたは共通カソード）でも、3つの要素すべてに接続されているリードの長さが最も長くなります。長い脚が左側になるようにケースを回すと、左側に「赤」の出力があり、右側に最初に「緑」、次に「青」の出力があります。 LEDがすでに使用されている場合、その出力は任意に短縮される可能性があり、ピン配置を決定するために他の方法に頼る必要があります。

1. で共通のワイヤを定義できます マルチメータ。ダイオードテストモードでデバイスの電源をオンにし、デバイスのクランプを目的の共通レッグおよびその他のレッグに接続してから、接続の極性を変更する必要があります（半導体接合の通常のテストの場合と同様）。期待される共通出力が正しく決定された場合、（3つの使用可能な要素すべてで）テスターは一方向に無限の抵抗を示し、他の方向に有限の抵抗を示します（正確な値はLEDのタイプによって異なります）。どちらの場合も、テスターのディスプレイにオープン信号がある場合は、出力が正しく選択されていないため、もう一方のレッグでテストを繰り返す必要があります。マルチメータのテスト電圧は、結晶を点火するのに十分であることが判明する場合があります。この場合、p-n接合のグローの色によって、ピン配置の正確さをさらに確認できます。
2. もう1つの方法は、目的の共通端子とLEDの他の脚に電力を供給することです。共通点が正しく選択されている場合、これは結晶の輝きによって確認できます。

重要！ 電源で確認する場合は、電圧をゼロからスムーズに上げ、3.5〜4 Vの値を超えないようにする必要があります。安定化電源がない場合は、電流制限を介してLEDをDC電圧出力に接続できます。抵抗器。

個別のピンを持つLEDの場合、ピン配置の定義は次のようになります。 極性の明確化 そして色による結晶の配置。これは、上記の方法を使用して実行することもできます。

知っておくと便利です：

RGBLEDの長所と短所

RGB-LEDには、半導体発光素子が持つすべての利点があります。これらは、低コスト、高エネルギー効率、長寿命などです。 3色LEDの際立った利点は、ダイナミクスで色を変更するだけでなく、ほとんどすべての色合いを簡単な方法で低価格で取得できることです。

RGB-LEDの主な欠点は、3色を混合しても真っ白になれないことです。これには7つの色合いが必要になります（例は虹です。その7つの色は、逆のプロセスの結果です。可視光をコンポーネントに分解します）。これにより、照明要素としての3色ランプの使用に制限が課せられます。この不快な機能をいくらか補うために、LEDストリップを作成するときにRGBWの原理が使用されます。 3色のLEDごとに、1つの白色グローエレメントが取り付けられています（リン光剤による）。しかし、そのような照明装置のコストは著しく増加します。 RGBWLEDも利用できます。ケースには4つのクリスタルが取り付けられており、3つは元の色を取得し、4つ目は白を取得し、リン光物質によって発光します。

追加の接点を備えたRGBWバージョンの配線図。

一生

3つの水晶のデバイスの動作期間は、最も寿命の短い要素の故障間の時間によって決まります。この場合、3つのp-n接合すべてでほぼ同じです。メーカーは、RGBエレメントの耐用年数を25,000〜30,000時間と主張しています。ただし、この数値は注意して扱う必要があります。記載されている寿命は、3〜4年間の連続運転に相当します。製造業者のいずれかがこれほど長い期間（そしてさまざまな熱的および電気的モードでさえ）寿命試験を実施した可能性は低いです。この間、新しいテクノロジーが登場し、テストを新たに開始する必要があります。動作の保証期間ははるかに有益です。そしてそれは10,000-15,000時間です。以下のすべては、せいぜい数学的モデリングであり、最悪の場合、裸のマーケティングです。問題は、通常、一般的な安価なLEDに関するメーカーの保証情報がないことです。ただし、10,000〜15,000時間に集中して、ほぼ同じ時間を覚えておくことができます。そして、運だけに頼ります。そしてもう1つ、耐用年数は動作中の熱レジームに大きく依存します。したがって、異なる条件の同じ要素は、異なる時間持続します。 LEDの寿命を延ばすには、熱放散の問題に注意を払い、ラジエーターを無視せず、自然の空気循環の条件を作り出し、場合によっては強制換気に頼る必要があります。

ただし、短縮された期間でさえ、数年間の動作です（LEDは一時停止なしでは機能しないため）。したがって、3色LEDの出現により、設計者はアイデアに半導体デバイスを広く使用でき、エンジニアはこれらのアイデアを「ハードウェアに」実装できます。