Трехцветный светодиод с двумя выводами

Применение светодиодов в электронных схемах

Светодиод – один из самых распространенных компонентов, встречающихся в современной технике. Светодиоды применяются для индикации состояния работы приборов, а также для подсветки или в качестве фонарей. По диапазону излучения выделяют светодиоды видимого диапазона (красные, желтые, зеленые, белые) и светодиоды инфракрасного или ультрафиолетового излучения (пульты дистанционного управления). Светодиоды по своей структуре относятся к полупроводниковым приборам, таким диод или тиристор.

Поэтому развитие светодиодов неразрывно связано с развитием полупроводников. Светодиод обладает односторонней проводимостью, благодаря одному p-n переходу. В начале 20 века советский ученый Олег Владимирович Лосев обратил внимание на свечение кристаллов полупроводников, возникающее при включении полупроводника в прямом направлении. В то время свечение было едва заметно, однако именно это свойство полупроводников и легло в основу развития светодиодной техники.

Рисунок 1 Современные светодиоды позволяют выбрать любую гамму излучения за счет применения легирующих примесей в p-n переход. Например, фосфор позволяет получить красный оттенок, алюминий – желтый, галлий – зеленый или голубой. Еще один способ изменения цвета свечения светодиода – введение люминофора, позволяющего давать видимый свет при воздействии на него другого излучения. Для светодиодов добавление люминофора в кристалл голубого свечения получается белый цвет.

Применение фокусирующей линзы позволяет увеличить интенсивность излучения. Развитие технологий позволило создать двухцветный светодиод. Двухцветные светодиоды могут выпускаться с тремя (рисунок 2) или двумя выводами. Для последних изменение свечения происходит при изменении направления тока. Рисунок 2 Стоит отметить, что при подключении светодиодов в любую цепь последовательно с ним необходимо подключать балластное сопротивление.

Большинство современных светодиодов выпускаются со встроенным токоограничивающим сопротивлением. Как известно, работа светодиода зависит от величины тока, т. е. светодиод можно подключить даже к сети с напряжением в 220В, но с ограничителем тока в цепи. Прямое напряжение для большинства светодиодов превышает 2В, поэтому одной батарейки с напряжением в 1,5В не всегда будет достаточно для работы светодиода.

Стандартный ряд напряжений начинается с 3В, а наиболее часто используются светодиоды на напряжение 12В. Еще одна важная характеристика светодиодов – величина обратного напряжения. Обычно обратное напряжение не превышает 100В, поэтому для защиты светодиодов применяют схемы встречно-параллельного выключения (рисунок 3). Рисунок 3 Рассмотрим несколько устройств, в которых используются светодиоды.

Регулировка яркости свечения светодиода осуществляется напряжением на входе Vref. Рисунок 4 Расчет и выбор балластного сопротивления R2 основывается на законе Ома. Исходные данные для расчета: напряжение питания 12В, прямой ток светодиода 10мА, падение напряжения на светодиоде 2В. Тогда сопротивление R2 можно рассчитать по формуле:

[size=16]

R2 = (Uпит-U) / I = (12 — 2) / 0,010 = 1000(Ω) или 1КОм

Трехцветные светодиоды (RGB-светодиоды)

RGB-светодиоды, в первую очередь, предназначены для создания декоративной подсветки. RGB-светодиод имеет четыре вывода, а для управления его работой применяют специальные контроллеры. На базе RGB-светодиодов строятся светодиодные ленты. Трехцветные светодиоды позволяют создавать практически любой оттенок. Ниже приведена схема подключения трехцветного светодиода (Рисунок 5). Рисунок 5 В основе RGB-светодиода лежат три излучателя. Сопротивления в схеме подобраны таким образом, чтобы свет светодиода был белым. Устройство, собранное по приведенной схеме (рисунок 6) применяется для подсветки в автомобиле. Рисунок 6 Еще один вариант использования светодиодов в автомобиле – это схема подсветки номера (рисунок 7). Рисунок 7 В схеме применяются шесть светодиодов с максимальным током 35 мА (ток ограничен на уровне 27мА стабилизатором тока DA1) и световым потоком в 4 лм. Как отмечалось ранее, для питания светодиодов не достаточно одной батарейки с напряжением 1,5В. Однако существует схема преобразователя для питания белого светодиода от одной батарейки (рисунок 8). Принцип работы схемы: при низком уровне сигналов на выводах микроконтроллера РВ1 и РВ2, высоком уровне на выводах РВ0 и РВ4 происходит зарядка конденсаторов С1 и С2 до напряжения 1,4В. При изменении сигналов микроконтроллера к светодиоду прикладывается напряжение от двух заряженных конденсаторов и батарейки, что в сумме дает около 4,5В. Частота зажигания светодиода определяется частотой выходных сигналов микроконтроллера. Рисунок 8 Аналогичную схему можно собрать на базе логических микросхем (рисунок 9). Рисунок 9 Светодиоды достаточно надежные элементы, поэтому зачастую их используют в нескольких схемах, просто выпаивая элемент из уже ненужной платы. Однако при этом необходимо определить полярность светодиода для дальнейшего его использования. Прозвонка светодиодов мультиметром не всегда дает однозначный вывод о работоспособности диода, поэтому лучшим вариантом для проверки светодиодов является их проверка через подключение к источнику питания. Проверку любого светодиода следует выполнять через ограничивающий резистор номиналом от 200 до 500 Ом (рисунок 10) и выходным напряжением источника питания не менее 4,5В. Рисунок 10 Еще один момент, на который необходимо обратить внимание при использовании светодиодов — это правильное подключение нескольких светодиодов в одну цепь (рисунок 11). Рисунок 11 Стоит отметить, что двух одинаковых светодиодов не бывает. Поэтому имеется определенный разброс параметров светодиодов, особенно это сказывается на схемах параллельного включения светодиодов. При параллельном включении светодиодов необходимо подбирать балластное сопротивление под каждый светодиод в отдельности, так как небольшое отклонение в падении напряжения на элементе не позволит добиться одинаковой яркости свечения для всех светодиодов.

Практика применения светодиодов:

Самодельный светильник из светодиодной ленты
Светодиодные деревья — новый вид праздничной светотехники
Делаем светодиодную подсветку салона автомобиля

Как подключить светодиодную ленту

Питание светодиодных лент
Блоки питания для светодиодных лент
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление
rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление
IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение
2alpilip Наде4ка / 29

Источник: http://ukrelektrik.com/publ/primenenie_svetodiodov_v_ehlektronnykh_skhemakh/1-1-0-1508

RGB светодиод — принцип работы и виды цветных LED. Многоцветные RGBW

В основе идеи создания трехцветного светодиода лежит оптический эффект получения разнообразных оттенков путем смешивания 3-х базовых цветов. В качестве базовых цветов обычно используются красный (R), зеленый (G) и синий (B). Поэтому был создан именно rgb светодиод.

Как устроены 3 цветные led диоды

Конструктивно трехцветный светодиод представляет собой 3 цветных светодиода, смонтированных в общем корпусе, а если быть более точным, 3 кристалла, интегрированных на одной матрице. На рис.1 представлена микрофотография интегрального rgb светодиода. Цветные квадраты на фото – это кристаллы основных цветов.

Виды

Для адаптации к разным вариантам схемы управления, ргб диоды производятся в нескольких модификациях:

• Исполнение с общим катодом
• Исполнение с общим анодом
• Без общего анода или катода, с шестью выводами

В первом случае светодиод управляется сигналами положительной полярности, поступающими на аноды, во втором – отрицательными импульсами, подаваемыми на катоды. Третья модификация исполнения допускает любые варианты коммутации и выпускается обычно в виде SMD компонента.

Подключение

В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом.

Ниже схема с общим анодом:

Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V).

Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.

Управление

Включение светодиода происходит при прохождении прямого тока, когда анод подключен к плюсу, катод к минусу. Многоцветный спектр излучения можно получить, изменяя интенсивность свечения каналов (RGB). Результирующий оттенок определяется соотношением яркостей отдельных цветов. Если все 3 цвета одинаковы по интенсивности свечения, результирующий цвет получается белым.

На цифровых выходах платы Arduino формируются периодические прямоугольные импульсы напряжения, как на рисунке 4., с изменяемой скважностью.

Для тех, кто забыл. Скважностью называется отношение длительности периода следования импульсов к длительности импульса.

Чем ниже скважность импульсов канала, тем ярче свечение соответствующего led диода. Программа управления скважностью импульсов цветовых каналов зашита в микросхеме контроллера. Такое изменение скважности импульсов, осуществляемое в целях управления процессом, называется ШИМ (широтно – импульсной модуляцией).

На Рис.4 приведены примеры диаграмм прямоугольных импульсов различной скважности.

Управление цветом и интенсивностью свечения rgb диода может осуществляться и без ШИМ. На приведенной ниже схеме применено аналоговое управление трехцветными светодиодами. Суть его заключается в регулировании постоянного тока диодов определенного цвета.

На схеме (Рис.5) rgb диоды (led1- led10) имеют общий анод. Катоды одного цвета всех диодов объединены, и через резисторы R4.1, R4.2, R4.3 соединяются с эмиттером соответствующего транзистора. Таким образом, все светодиоды красного цвета подключены к транзистору VT1.1, зеленые светодиоды – к VT1.2, синие – к VT1.3.

При перемещении движков потенциометров R1.1, R1.2, R1.3 изменяется ток базы соответствующего транзистора. Величина тока базы определяет степень открытия перехода «эмиттер – коллектор», и, в конечном счете, яркость свечения соответствующего цвета.

Перед подключением нужно правильно определить полярность светодиода, иначе он не будет светиться.

Кстати. Применение такого регулирования в системах подсветки панелей приборов транспортных средств позволяет водителю выбирать любой оттенок и яркость.

RGBW светодиоды

Для того чтобы получить чисто белый цвет, используя разноцветный rgb светодиод, необходима точная балансировка яркости свечения по кристаллу каждого цвета. На практике это бывает затруднительно.

Поэтому, для воспроизведения белого цвета и увеличения разнообразия цветовых эффектов, rgb диод стали дополнять четвертым кристаллом белого свечения. Чаще всего, RGBW светодиоды используются в светодиодных лентах RGBW SMD.

На фотографии представлен мощный четырехцветный светодиодный модуль SBM-160-RGBW-H41-RF100 производства Luminus Devices Ink.

Применение

Основной сферой применения rgb светодиодов является создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, развлекательных мероприятий, праздничное декорирование зданий, подсветка фонтанов, мостов, памятников.

  Интересные результаты получаются при использовании rgb led диодов для дизайнерского светового оформления интерьеров.

Для закрепления рассмотренного материала рекомендуем посмотреть видео, автор которого очень доходчиво и интересно рассказывает про многоцветные RGB светодиоды.

Вывод

Многоцветный RGB светодиод — это разновидность обычного LED. Его конструктивная особенность позволяет получить любой спектр излучаемого цвета радуги. Это одновременно увеличивает его стоимость и усложняет схему подключения. Поэтому перед выбором, задайтесь вопросом, действительно ли Вам нужен RGB светодиод или достаточно воспользоваться обычным LED нужного цвета?

Источник: http://ledno.ru/svetodiody/trexcvetnye-rgb.html