Đặc điểm của đèn LED RGB
Đèn nền thay đổi màu sắc của nó trông thật ngoạn mục. Nó được sử dụng cho các đối tượng quảng cáo, chiếu sáng trang trí của các đối tượng kiến trúc, trong các chương trình và sự kiện công cộng khác nhau. Một cách để triển khai đèn nền như vậy là sử dụng đèn LED ba màu.
LED RGB là gì
Các thiết bị bán dẫn phát sáng thông thường có một điểm tiếp giáp p-n trong một gói hoặc chúng là một ma trận của một số điểm nối giống hệt nhau (Công nghệ COB). Điều này cho phép bạn nhận được một màu phát sáng tại mỗi thời điểm - trực tiếp từ sự kết hợp lại của các chất mang chính hoặc từ ánh sáng phụ của phốt pho. Công nghệ thứ hai đã mang lại cho các nhà phát triển nhiều cơ hội trong việc lựa chọn màu sắc của ánh sáng, nhưng thiết bị không thể thay đổi màu của bức xạ trong quá trình hoạt động.
Đèn LED RGB chứa ba điểm tiếp giáp p-n với các màu phát sáng khác nhau trong một gói:
- đỏ đỏ);
- xanh lá cây (Green);
- màu xanh da trời.
Việc viết tắt tên tiếng Anh của từng màu đã tạo nên tên cho loại đèn LED này.
Các loại điốt RGB
Đèn LED ba màu được chia thành ba loại theo phương pháp kết nối các tinh thể bên trong vỏ máy:
- với một cực dương chung (có 4 đầu ra);
- với một cực âm chung (có 4 đầu ra);
- với các yếu tố riêng biệt (có 6 kết luận).
Cách thiết bị được điều khiển tùy thuộc vào phiên bản của đèn LED.
Theo loại thấu kính, đèn LED là:
- với thấu kính trong suốt;
- với thấu kính mờ.
Các phần tử RGB của thấu kính rõ ràng có thể yêu cầu bộ khuếch tán ánh sáng bổ sung để đạt được các màu sắc hỗn hợp. Nếu không, các thành phần màu riêng lẻ có thể được nhìn thấy.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của đèn LED RGB dựa trên sự pha trộn các màu sắc. Đánh lửa có kiểm soát của một, hai hoặc ba phần tử cho phép bạn có được ánh sáng khác nhau.
Bật các tinh thể riêng lẻ sẽ cho ba màu tương ứng. Bao gồm theo từng cặp cho phép bạn đạt được ánh sáng rực rỡ:
- các điểm nối p-n màu đỏ + xanh lá cây cuối cùng sẽ cho màu vàng;
- xanh lam + xanh lá cây khi trộn cho ra màu xanh ngọc;
- đỏ + xanh lam tạo thành màu tím.
Sự bao gồm của cả ba yếu tố cho phép bạn có được màu trắng.
Nhiều khả năng hơn được đưa ra bằng cách trộn màu theo nhiều tỷ lệ khác nhau. Điều này có thể được thực hiện bằng cách kiểm soát riêng độ sáng của sự phát sáng của mỗi tinh thể. Để làm điều này, bạn phải điều chỉnh riêng dòng điện chạy qua các đèn LED.
Sơ đồ điều khiển và đấu dây đèn LED RGB
Đèn LED RGB được điều khiển theo cách tương tự như đèn LED thông thường - bằng cách đặt điện áp cực dương-cực âm trực tiếp và tạo ra dòng điện qua điểm nối p-n.Do đó, cần phải kết nối phần tử ba màu với nguồn điện thông qua các điện trở chấn lưu - mỗi tinh thể thông qua điện trở riêng của nó. Tính toán nó có thể thông qua dòng điện định mức của phần tử và điện áp hoạt động.
Ngay cả khi được kết hợp trong cùng một gói, các tinh thể khác nhau có thể có các thông số khác nhau, vì vậy chúng không thể được kết nối song song.
Các đặc điểm điển hình cho thiết bị ba màu công suất thấp có đường kính 5 mm được đưa ra trong bảng.
| Đỏ (R) | Màu xanh lá cây (G) | Xanh lam (B) | |
| Điện áp chuyển tiếp tối đa, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Dòng định mức, mA | 20 | 20 | 20 |
Rõ ràng, tinh thể màu đỏ có điện thế chuyển tiếp bằng một nửa của hai tinh thể kia. Việc bao gồm song song các phần tử sẽ dẫn đến độ sáng khác nhau của sự phát sáng hoặc sự cố của một hoặc tất cả các điểm tiếp giáp p-n.
Kết nối vĩnh viễn với nguồn điện không cho phép bạn sử dụng toàn bộ khả năng của phần tử RGB. Ở chế độ tĩnh, một thiết bị ba màu chỉ thực hiện các chức năng của một thiết bị đơn sắc, nhưng có giá cao hơn nhiều so với đèn LED thông thường. Do đó, chế độ động thú vị hơn nhiều, trong đó màu sắc của ánh sáng có thể được kiểm soát. Điều này được thực hiện thông qua một bộ vi điều khiển. Đầu ra của nó trong hầu hết các trường hợp cung cấp dòng điện đầu ra là 20 mA, nhưng điều này cần được chỉ định trong biểu dữ liệu mỗi lần. Kết nối đèn LED với các cổng đầu ra thông qua một điện trở hạn chế dòng điện. Một lựa chọn thỏa hiệp khi cấp nguồn cho vi mạch từ 5 V là điện trở 220 ohms.
Các phần tử có cực âm chung được điều khiển bằng cách áp dụng một đơn vị logic cho đầu ra, với các cực dương chung - số 0 logic. Không khó để thay đổi cực tính của tín hiệu điều khiển theo chương trình. Đèn LED với các đầu ra riêng biệt có thể được liên kết và quản lý theo bất kỳ cách nào.
Nếu các đầu ra của bộ vi điều khiển không được thiết kế cho dòng điện danh định của đèn LED, thì đèn LED phải được kết nối thông qua các công tắc bóng bán dẫn.
Trong các mạch này, cả hai loại đèn LED đều sáng bằng cách áp dụng mức tích cực cho các đầu vào chính.
Người ta đã đề cập rằng độ sáng của ánh sáng được điều khiển bằng cách thay đổi dòng điện qua phần tử phát ra ánh sáng. Các đầu ra kỹ thuật số của vi điều khiển không thể điều khiển trực tiếp dòng điện, bởi vì chúng có hai trạng thái - cao (tương ứng với điện áp cung cấp) và thấp (tương ứng với điện áp bằng không). Không có các vị trí trung gian, vì vậy các cách khác được sử dụng để điều chỉnh dòng điện. Ví dụ: phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) của tín hiệu điều khiển. Bản chất của nó nằm ở chỗ không phải một điện áp không đổi được áp dụng cho đèn LED, mà là các xung có tần số nhất định. Bộ vi điều khiển, phù hợp với chương trình, thay đổi tỷ lệ của xung và tạm dừng. Điều này làm thay đổi điện áp trung bình và dòng điện trung bình qua đèn LED ở biên độ điện áp không đổi.
Có những bộ điều khiển chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để kiểm soát sự phát sáng của đèn LED ba màu. Chúng được bán dưới dạng một thiết bị đã hoàn thiện. Họ cũng sử dụng phương pháp PWM.
Sơ đồ chân
Nếu có một đèn LED mới, không hàn, thì sơ đồ chân có thể được xác định bằng mắt. Đối với bất kỳ kiểu kết nối nào (cực dương chung hoặc cực âm chung), dây dẫn được kết nối với cả ba phần tử có chiều dài dài nhất.Nếu bạn xoay trường hợp để chân dài ở bên trái, thì bên trái của nó sẽ có đầu ra "màu đỏ", và ở bên phải - đầu tiên là "xanh lá cây", sau đó là "xanh lam". Nếu đèn LED đã được sử dụng, đầu ra của nó có thể bị rút ngắn tùy ý và bạn sẽ phải sử dụng các phương pháp khác để xác định sơ đồ chân:
- Bạn có thể xác định một dây chung với đồng hồ vạn năng. Cần bật thiết bị ở chế độ thử nghiệm diode và kết nối các kẹp của thiết bị với chân chung đã định và với bất kỳ chân nào khác, sau đó thay đổi cực của kết nối (như trong thử nghiệm thông thường của mối nối bán dẫn). Nếu đầu ra chung dự kiến được xác định chính xác, thì (với cả ba phần tử có thể sử dụng được) người thử nghiệm sẽ hiển thị điện trở vô hạn theo một hướng và điện trở hữu hạn theo hướng khác (giá trị chính xác phụ thuộc vào loại đèn LED). Nếu trong cả hai trường hợp có tín hiệu mở trên màn hình của thiết bị thử nghiệm thì đầu ra được chọn không chính xác và phải lặp lại thử nghiệm với chân còn lại. Hóa ra có thể là điện áp thử nghiệm của đồng hồ vạn năng đủ để đốt cháy tinh thể. Trong trường hợp này, bạn có thể xác minh thêm tính đúng đắn của sơ đồ chân bằng màu phát sáng của đường giao nhau p-n.
- Một cách khác là cấp nguồn cho đầu nối chung dự kiến và bất kỳ chân nào khác của đèn LED. Nếu điểm chung được chọn đúng, điều này có thể được xác minh bằng sự phát sáng của tinh thể.
Quan trọng! Khi kiểm tra với nguồn điện, cần phải nâng điện áp từ 0 và không vượt quá giá trị 3,5-4 V. Nếu không có nguồn điều chỉnh, bạn có thể kết nối đèn LED với đầu ra điện áp DC thông qua một bộ hạn chế dòng điện điện trở.
Đối với đèn LED có chân riêng biệt, định nghĩa của sơ đồ chân được giảm xuống làm rõ phân cực và sự sắp xếp của các tinh thể theo màu sắc.Điều này cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp trên.
Sẽ rất hữu ích nếu biết:
Ưu và nhược điểm của đèn LED RGB
Đèn LED RGB có tất cả những ưu điểm mà các phần tử phát sáng bán dẫn có. Đây là chi phí thấp, hiệu quả năng lượng cao, tuổi thọ dài, v.v. Một lợi thế đặc biệt của đèn LED ba màu là khả năng thu được hầu hết mọi bóng sáng một cách đơn giản và giá thành rẻ, cũng như thay đổi màu sắc trong động lực học.
Nhược điểm chính của đèn LED RGB là không thể có được màu trắng tinh khiết bằng cách trộn ba màu. Điều này sẽ yêu cầu bảy sắc thái (một ví dụ là cầu vồng - bảy màu của nó là kết quả của quá trình ngược lại: sự phân hủy ánh sáng nhìn thấy thành các thành phần). Điều này đặt ra những hạn chế đối với việc sử dụng đèn ba màu làm yếu tố chiếu sáng. Để bù đắp phần nào tính năng khó chịu này, nguyên tắc RGBW được sử dụng khi tạo dải LED. Đối với mỗi đèn LED ba màu, một phần tử phát sáng trắng được lắp đặt (do phốt pho). Nhưng chi phí của một thiết bị chiếu sáng như vậy tăng lên rõ rệt. Đèn LED RGBW cũng có sẵn. Họ có bốn tinh thể được cài đặt trong vỏ - ba tinh thể để có được màu ban đầu, thứ tư - để có được màu trắng, nó phát ra ánh sáng do phốt pho.
Cả đời
Khoảng thời gian hoạt động của một thiết bị gồm ba tinh thể được xác định bằng thời gian giữa các lần hỏng hóc của phần tử có tuổi thọ ngắn nhất. Trong trường hợp này, nó gần giống nhau đối với cả ba điểm nối p-n. Các nhà sản xuất tuyên bố tuổi thọ của các phần tử RGB ở mức 25.000-30.000 giờ. Nhưng con số này phải được xử lý một cách thận trọng.Tuổi thọ đã nêu tương đương với hoạt động liên tục trong 3-4 năm. Không có khả năng bất kỳ nhà sản xuất nào đã tiến hành thử nghiệm tuổi thọ (và thậm chí ở các chế độ nhiệt và điện khác nhau) trong một thời gian dài như vậy. Trong thời gian này, các công nghệ mới xuất hiện, các thử nghiệm phải được bắt đầu lại - và cứ thế tiếp tục phát triển. Thời gian bảo hành của hoạt động là nhiều thông tin hơn. Và nó là 10.000-15.000 giờ. Mọi thứ sau đó, tốt nhất là mô hình toán học, tệ nhất là tiếp thị trần trụi. Vấn đề là thường không có thông tin bảo hành của nhà sản xuất cho các đèn LED rẻ tiền thông thường. Nhưng bạn có thể tập trung vào 10.000-15.000 giờ và ghi nhớ về số tiền tương tự. Và sau đó chỉ dựa vào may mắn. Và một điều nữa - tuổi thọ sử dụng phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nhiệt trong quá trình hoạt động. Do đó, cùng một yếu tố trong những điều kiện khác nhau sẽ tồn tại trong những thời điểm khác nhau. Để kéo dài tuổi thọ của đèn LED, người ta phải chú ý đến vấn đề tản nhiệt, không được coi nhẹ bộ tản nhiệt và tạo điều kiện cho không khí lưu thông tự nhiên, trong một số trường hợp phải sử dụng đến hệ thống thông gió cưỡng bức.
Nhưng ngay cả các điều khoản giảm cũng là vài năm hoạt động (vì đèn LED sẽ không hoạt động nếu không tạm dừng). Do đó, sự xuất hiện của đèn LED ba màu cho phép các nhà thiết kế sử dụng rộng rãi các thiết bị bán dẫn trong các ý tưởng của họ và các kỹ sư thực hiện những ý tưởng này “trong phần cứng”.
