RGB LED의 특성
색이 변하는 백라이트가 장관을 이룹니다. 각종 쇼 및 공공행사에서 광고물, 건축물체의 장식조명 등에 사용됩니다. 이러한 백라이트를 구현하는 한 가지 방법은 삼색 LED를 사용하는 것입니다.
RGB LED 란 무엇입니까?
일반적인 발광 반도체 소자는 하나의 패키지에 하나의 pn 접합을 가지거나 여러 개의 동일한 접합이 있는 매트릭스입니다(COB 기술). 이를 통해 주 캐리어의 재결합 또는 인광체의 보조 발광에서 직접 매 순간마다 하나의 발광 색상을 얻을 수 있습니다. 두 번째 기술은 개발자에게 광선의 색상을 선택할 수 있는 충분한 기회를 제공했지만 장치가 작동하는 동안 방사선의 색상을 변경할 수는 없습니다.
RGB LED에는 하나의 패키지에 서로 다른 글로우 색상을 가진 3개의 pn 접합이 포함되어 있습니다.
- 빨간색(빨간색);
- 녹색(녹색);
- 푸른.
각 색상의 영어 이름의 약어가 이러한 유형의 LED에 이름을 부여했습니다.
RGB 다이오드의 종류
3색 LED는 케이스 내부에 크리스탈을 연결하는 방식에 따라 3가지 종류로 나뉩니다.
- 공통 양극 사용(4개의 출력 있음)
- 공통 음극 사용(4개의 출력 있음)
- 별도의 요소가 있습니다(6개의 결론이 있음).
장치가 제어되는 방식은 LED 버전에 따라 다릅니다.
렌즈 유형에 따라 LED는 다음과 같습니다.
- 투명 렌즈로;
- 젖빛 렌즈.
투명 렌즈 RGB 요소는 혼합 색상을 얻기 위해 추가 광 확산기가 필요할 수 있습니다. 그렇지 않으면 개별 색상 구성 요소가 보일 수 있습니다.
작동 원리
RGB LED의 작동 원리는 색상 혼합을 기반으로 합니다. 하나, 둘 또는 세 개의 요소를 제어하여 점화하면 다른 빛을 얻을 수 있습니다.
크리스탈을 개별적으로 켜면 해당하는 세 가지 색상이 제공됩니다. 쌍으로 포함하면 빛을 얻을 수 있습니다.
- 빨간색 + 녹색 p-n 접합은 결국 노란색을 제공합니다.
- 파란색 + 녹색이 혼합되면 청록색이 됩니다.
- 빨강 + 파랑은 보라색을 만듭니다.
세 가지 요소를 모두 포함하면 흰색을 얻을 수 있습니다.
다양한 비율로 색상을 혼합하여 훨씬 더 많은 가능성을 제공합니다. 이것은 각 결정의 글로우의 밝기를 별도로 제어하여 수행할 수 있습니다. 이렇게 하려면 LED를 통해 흐르는 전류를 개별적으로 조정해야 합니다.
RGB LED 제어 및 배선도
RGB LED는 직접 양극-음극 전압을 적용하고 p-n 접합을 통해 전류를 생성하여 기존 LED와 동일한 방식으로 제어됩니다.따라서 안정기 저항을 통해 삼색 요소를 전원에 연결해야 합니다. 각 수정은 자체 저항을 통해 연결해야 합니다. 계산하다 요소의 정격 전류와 작동 전압을 통해 알 수 있습니다.
동일한 패키지에 결합된 경우에도 다른 크리스탈은 다른 매개변수를 가질 수 있으므로 병렬로 연결할 수 없습니다.
직경 5mm의 저전력 3색 장치의 일반적인 특성이 표에 나와 있습니다.
| 레드(R) | 그린(G) | 블루(B) | |
| 최대 순방향 전압, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| 정격 전류, mA | 20 | 20 | 20 |
분명히, 빨간색 수정은 순방향 전압이 다른 두 개보다 절반입니다. 요소를 병렬로 포함하면 글로우의 밝기가 달라지거나 하나 또는 모든 pn 접합이 실패합니다.
전원에 영구적으로 연결하면 RGB 요소의 모든 기능을 사용할 수 없습니다. 정적 모드에서 3색 장치는 단색 장치의 기능만 수행하지만 기존 LED보다 훨씬 비쌉니다. 따라서 광선의 색상을 제어 할 수있는 동적 모드가 훨씬 더 흥미 롭습니다. 이것은 마이크로 컨트롤러를 통해 수행됩니다. 대부분의 경우 출력은 20mA의 출력 전류를 제공하지만 매번 데이터시트에 지정해야 합니다. 전류 제한 저항을 통해 LED를 출력 포트에 연결합니다. 5V에서 초소형 회로에 전원을 공급할 때 타협 옵션은 220옴의 저항입니다.
공통 캐소드가 있는 요소는 출력에 논리 단위를 적용하고 공통 애노드(논리적 0)를 사용하여 제어합니다. 프로그래밍 방식으로 제어 신호의 극성을 변경하는 것은 어렵지 않습니다. 별도의 출력이 있는 LED는 연결하다 어떤 식으로든 관리합니다.
마이크로컨트롤러의 출력이 LED의 정격 전류에 맞게 설계되지 않은 경우 LED는 트랜지스터 스위치를 통해 연결되어야 합니다.
이 회로에서 두 유형의 LED는 키 입력에 양의 레벨을 적용하여 켜집니다.
발광소자를 통하는 전류를 변화시켜 글로우의 밝기를 조절한다고 언급했다. 마이크로컨트롤러의 디지털 출력은 전류를 직접 제어할 수 없습니다. 하이(공급 전압에 해당)와 로우(제로 전압에 해당)의 두 가지 상태가 있기 때문입니다. 중간 위치가 없으므로 다른 방법을 사용하여 전류를 조정합니다. 예를 들어, 제어 신호의 PWM(펄스 폭 변조) 방법입니다. 그 본질은 LED에 일정한 전압이 적용되지 않고 특정 주파수의 펄스가 적용된다는 사실에 있습니다. 마이크로 컨트롤러는 프로그램에 따라 펄스와 일시 정지의 비율을 변경합니다. 이것은 일정한 전압 진폭에서 LED를 통한 평균 전압과 평균 전류를 변경합니다.
3색 LED의 빛을 제어하도록 특별히 설계된 특수 컨트롤러가 있습니다. 그들은 완성 된 장치의 형태로 판매됩니다. 또한 PWM 방식을 사용합니다.
핀아웃
납땜되지 않은 새 LED가 있는 경우 핀 배치를 시각적으로 결정할 수 있습니다. 모든 유형의 연결(공통 양극 또는 공통 음극)의 경우 세 요소 모두에 연결된 리드의 길이가 가장 깁니다.긴 다리가 왼쪽에 오도록 케이스를 돌리면 왼쪽에 "빨간색"출력이 표시되고 오른쪽에 먼저 "녹색"이 표시되고 "파란색"이 출력됩니다. LED가 이미 사용 중이면 출력이 임의로 단축될 수 있으며 핀 배치를 결정하기 위해 다른 방법을 사용해야 합니다.
- 다음을 사용하여 공통 와이어를 정의할 수 있습니다. 멀티미터. 다이오드 테스트 모드에서 장치를 켜고 장치의 클램프를 의도한 공통 다리 및 다른 다리에 연결한 다음 연결의 극성을 변경해야 합니다(반도체 접합의 일반적인 테스트에서와 같이). 예상되는 공통 출력이 올바르게 결정되면 (세 가지 서비스 가능한 요소 모두 포함) 테스터는 한 방향으로 무한 저항을 표시하고 다른 방향으로 유한 저항을 표시합니다(정확한 값은 LED 유형에 따라 다름). 두 경우 모두 테스터의 디스플레이에 개방 신호가 있으면 출력이 잘못 선택되고 다른 다리로 테스트를 반복해야 합니다. 멀티 미터의 테스트 전압이 수정을 점화하기에 충분할 수 있습니다. 이 경우 p-n 접합의 글로우 색상으로 핀아웃의 정확성을 추가로 확인할 수 있습니다.
- 또 다른 방법은 의도한 공통 단자와 LED의 다른 다리에 전원을 공급하는 것입니다. 공통점이 올바르게 선택되면 수정의 발광으로 확인할 수 있습니다.
중요한! 전원으로 확인할 때 전압을 0에서 부드럽게 올려 3.5-4V 값을 초과하지 않아야합니다. 조절 된 소스가 없으면 전류 제한을 통해 LED를 DC 전압 출력에 연결할 수 있습니다 저항기.
별도의 핀이 있는 LED의 경우 핀아웃의 정의는 다음과 같이 축소됩니다. 극성 설명 및 색상별 결정 배열.이것은 또한 위의 방법을 사용하여 수행할 수 있습니다.
다음을 아는 것이 유용할 것입니다.
RGB LED의 장단점
RGB-LED는 반도체 발광 소자가 가진 모든 장점을 가지고 있습니다. 이들은 저렴한 비용, 높은 에너지 효율, 긴 서비스 수명 등입니다. 3색 LED의 독특한 장점은 역학에서 색상을 변경하는 것뿐만 아니라 간단한 방법과 저렴한 가격으로 거의 모든 광선 음영을 얻을 수 있다는 것입니다.
RGB-LED의 가장 큰 단점은 세 가지 색상을 혼합하여 순수한 흰색을 얻을 수 없다는 것입니다. 여기에는 7가지 음영이 필요합니다(예: 무지개 - 7가지 색상은 역 과정의 결과: 가시광선을 구성 요소로 분해). 이것은 3색 램프를 조명 요소로 사용하는 데 제한을 가합니다. 이 불편한 기능을 다소 보완하기 위해 LED 스트립을 만들 때 RGBW 원리가 사용됩니다. 각 3색 LED에 대해 하나의 백색 발광 소자가 설치됩니다(인광체로 인해). 그러나 그러한 조명 장치의 비용은 현저하게 증가합니다. RGBW LED도 사용할 수 있습니다. 케이스에 4개의 수정이 설치되어 있습니다. 3개는 원래 색상을, 4개는 흰색을 얻으려면 인광체로 인해 빛을 방출합니다.
수명
3 개의 결정으로 된 장치의 작동 기간은 가장 수명이 짧은 요소의 고장 사이의 시간에 의해 결정됩니다. 이 경우 세 개의 pn 접합 모두에 대해 거의 동일합니다. 제조업체는 25,000-30,000시간 수준에서 RGB 요소의 서비스 수명을 주장합니다. 그러나 이 수치는 주의해서 다루어야 합니다.명시된 수명은 3-4년 동안 연속 작동하는 것과 같습니다. 제조업체 중 어느 누구도 그렇게 오랜 기간 동안 수명 테스트(및 다양한 열 및 전기 모드에서도)를 수행했을 것 같지 않습니다. 이 기간 동안 새로운 기술이 등장하고 테스트를 새로 시작해야 하며, 이런 식으로 무한정 반복됩니다. 작동 보증 기간은 훨씬 더 유익합니다. 그리고 10,000-15,000시간입니다. 뒤따르는 모든 것은 기껏해야 수학적 모델링이며, 최악의 경우 네이키드 마케팅입니다. 문제는 일반적으로 일반적인 저렴한 LED에 대한 제조업체의 보증 정보가 없다는 것입니다. 그러나 10,000-15,000시간에 집중할 수 있으며 동일한 양에 대해 염두에 둘 수 있습니다. 그런 다음 운에만 의존하십시오. 그리고 한 가지 더 - 서비스 수명은 작동 중 열 체제에 크게 의존합니다. 따라서 다른 조건의 동일한 요소가 다른 시간 동안 지속됩니다. LED의 수명을 연장하려면 방열 문제에주의를 기울여야하며 라디에이터를 무시하지 말고 자연 공기 순환을위한 조건을 조성해야하며 경우에 따라 강제 환기에 의존해야합니다.
그러나 축소 된 기간조차도 몇 년 동안 작동합니다 (LED가 일시 중지없이 작동하지 않기 때문에). 따라서 3색 LED의 출현으로 설계자는 반도체 장치를 아이디어에 널리 사용할 수 있고 엔지니어는 이러한 아이디어를 "하드웨어에서" 구현할 수 있습니다.
