Как светодиод меняет цвет

Современные светодиоды

как светодиод меняет цвет

Заказать этот номер

2004№5

В последние годы мы стали свидетелями стремительного развития и революционного совершенствования светодиодов (сокращенно ОИД — светоизлучающие диоды, в английском варианте LED — light emitting diodes) — твердотельных полупроводниковых источников света. Еще недавно светодиоды были всего лишь устройствами индикации, а сегодня это уже высокоэффективные источники света, которые в ближайшие 10-15 лет преобразят мир искусственного освещения и полностью заменят лампы накаливания.

Чтобы понять, почему светодиодам пророчат большое будущее, рассмотрим подробнее их устройство, историю создания и развития. В 1907 году английский инженер Раунд, трудившийся во всемирно известной лаборатории Марко-ни, случайно заметил, что у работающего детектора вокруг точечного контакта возникает свечение. Всерьез же заинтересовался этим физическим явлением и попытался найти ему практическое применение «непостижимо талантливый русский» Олег Владимирович Лосев.

Обнаружив в 1922 году во время своих ночных радиовахт свечение кристаллического детектора, этот, тогда еще 18-летний, радиолюбитель не ограничился констатацией «странного» факта, а незамедлительно перешел к оригинальным экспериментам.

Стремясь получить устойчивую генерацию кристалла, он пропускал через точечный контакт диодного детектора ток от батарейки. То есть имел дело не с чем иным, как с прототипом полупроводникового прибора, названного впоследствии свето-диодом.

Весь мир заговорил об «эффекте Лосева», на практическое применение которого изобретатель успел получить (до своей гибели на войне в 1942 г.) четыре (!) патента.

С 1951 года центр по разработке «полупроводниковых лампочек», действующих на основе «эффекта Лосева», переместился в Америку, где его возглавил К. Леховец (США). В исследовании проблем, связанных со светодиодами, принял самое деятельное участие и «отец транзисторов» физик В. Шокли.

Вскоре выяснилось, что германий (Ge) и кремний (Si), на основе которых делаются полупроводниковые триоды (транзисторы), бесперспективны для светодиодов из-за слишком большой «работы выхода» и, соответственно, слабого испускания фотонов на р-п-переходе. Успех же сопутствовал монокристаллам из сложных композитных полупроводников: соединений галлия (Ga), арсеникума (мышьяка — As), фосфора (Р), индия (In), алюминия (Al), других элементов периодической системы Менделеева.

Однако реализованы на практике эти идеи были лишь в 60-70-е годы, после обнаружения эффективной люминесценции полупроводниковых соединений типа АШБУ-фосфида (GaP) и арсенида (GaAs) галлия и их твердых растворов. В итоге на их основе были созданы светодиоды и таким образом заложен фундамент новой отрасли техники — оптоэлектроники.

Первые имеющие промышленное значение свето-диоды были созданы в 60-е годы на основе структур GaAsP/GaP Ником Холоньяком (США) c красным и желто-зеленым свечением. Внешний квантовый выход был не более 0,1%. Длина волны излучения этих приборов находилась в пределах 500-600 нм — области наивысшей чувствительности человеческого глаза, — поэтому яркость их желто-зеленого излучения была достаточной для целей индикации. Световая отдача светодиодов при этом составляла приблизительно 1-2 лм/Вт.

Термины, используемые для характеристики светодиодов

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход.

Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться).

Внутренний квантовый выход для «хороших» кристаллов с мощным тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.

Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

Светоотдача — количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности люмен/ватт (лм/Вт). Этот параметр показывает, сколько энергии, поступающей на светодиод превращается в свет, а сколько в тепло. Чем выше этот параметр, тем лучше.

Световой поток — величина, характеризующая количество излучаемого (поглощаемого или отраженного) света. Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека. Единица светового потока — люмен (лм).

Как устроен и работает светодиод?

Прежде всего, светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным p-n-переходом или контактом «металл — полупроводник», генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое (видимое) излучение.

Напомним, что p-n-переход — это «кирпичик» полупроводниковой электронной техники, представляющий соединенные вместе два куска полупроводника с разными типами проводимости (один с избытком электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «p-тип»).

Если к p-n-переходу приложить «прямое смещение», то есть подсоединить источник электрического тока плюсом к p-части, то через него потечет ток.

Нас интересует то, что происходит после того, как через прямо смещенный p-n-переход пошел ток, а именно момент рекомбинации (соединение) носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда имеющие отрицательный заряд электроны «находят пристанище» в положительно заряженных ионах кристаллической решетки полупроводника. Оказывается, что такая рекомбинация может быть излучательной, при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света — фотона.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-перехода в кристалле оказывается недостаточно и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик Жорес Алферов (академик, директор Физико-технического института им. А. Ф.

Иоффе, лауреат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физического общества за исследования гетероструктур на основе Ga1-xAlxAs еще в 70-х годах.

В 2000 году, когда стало ясно, как велико значение этих работ для развития науки и техники, насколько важны их практические применения для человечества, ему была присуждена Нобелевская премия.

Самая распространенная конструкция све-тодиода — традиционный 5-миллиметровый корпус (рис. 1). Конечно, это не единственный вариант «упаковки» кристалла.

Рис. 1

Светодиод имеет два вывода — анод и катод. На катоде расположен алюминиевый параболический рефлектор (отражатель). Внешне он выглядит, как чашеобразное углубление, на дно которого помещен светоизлучаю-щий кристалл.

Активный элемент — полупроводниковый монокристалл — в большинстве современных светодиодов используется в виде кубика (чипа) размерами 0,3×0,3×0,25 мм, содержащего р-n или гетеропереход и омические контакты. Кристалл соединен с анодом при помощи перемычки из золотой проволоки.

Оптически прозрачный полимерный корпус, являющийся одновременно фокусирующей линзой вместе с рефлектором, определяет угол излучения (диаграмму направленности) светодиода.

Что касается яркости светодиода, то для нее далеко не безразлична и оптическая прозрачность n-области (сверхтонкие пленки полупроводников вполне прозрачны).

Ну а цвет (частота) излучения, имея четкую функциональную связь с энергией испускаемых фотонов, зависит от материалов полупроводниковых р-п-переходов. В частности, чистый монокристалл GaAs дает инфракрасный луч, небольшая добавка А1 и/или Р меняет цвет излучения на красный.

Зеленый свет испускает GaP. Использование же р-п-перехода на основе композиции AlInGaP позволяет получать желтое или оранжевое излучение.

Работая, одиночный светодиод потребляет очень небольшую энергию: при напряжении 2-4 В и токе 10-30 мА электрическая мощность варьируется от 20 до 120 мВт. При КПД в 5-25% в виде света излучается 1-30 мВт (сила света 1-30 кд). Для сравнения — миниатюрная лампа накаливания работает при напряжении около 12 В и токе 50-100 мА.

Источник: https://kit-e.ru/articles/led/2004_5_12.php

Цветовая температура светодиодов и как ее определить

как светодиод меняет цвет

Почему мы используем термин «Цветовая температура светодиодов» для описания цвета? Свет не имеет «температуры», так почему мы используем этот термин и что он имеет отношение к цвету?

«Цветовая температура светодиодов» белого света, будь то светодиод или нет, указывает на цветовой оттенок белого света. Большинство белого света не чисто белое, обычно мы видим оттенки белого. Другими словами, есть разные оттенки белого.

«Теплая белизна» обычно означает желто-белый тип белого, а «холодный белый» означает сине-белый вид белого. Где-то между ними лежит «дневной свет», который в значительной степени является белым. Тем не менее, прохладный, теплый и дневной свет — довольно неточные. Полезно иметь более точную систему, указывающую оттенок света. Эта система называется цветовой температурой или коррелированной цветовой температурой (CCT). Цветовая температура светодиодов.

Когда черный предмет, например кусок железа, нагревается, он меняет цвет в зависимости от температуры, на которую он нагревается. Оказывается, этот диапазон цветов очень полезен для описания цветового оттенка белого света.

Когда железо становится достаточно горячим, оно начинает светиться красным. Отсюда и возникает термин «красный горячий».Цветовая температура светодиодов.

Нагреть железо еще немного, и оно начинает светиться оранжевым. Даже после расплавления железа вы можете продолжать нагревать его, и цвет его свечения будет продолжать изменяться в зависимости от его температуры. Вы можете определить температуру горячего железа, измеряя его цвет.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что лучше люстра или точечные светильники

Когда температура достигает 2700º Кельвина (около 4 400º F или 2426º C), его свечение будет примерно соответствовать цвету света, испускаемого вашей обычной лампой накаливания, довольно желтоватого цвета. Из-за желтоватого цвета 2700K обычно называют «теплым белым», потому что художники традиционно называют желтым «теплым» цветом, а синий — «прохладным» цветом.

Естественно, это вызывает некоторую путаницу, потому что на самом деле, чем выше цветовая температура, тем более синим становится свет! Таким образом, высокая цветовая температура на самом деле указывает на более «прохладный» цвет, а не на «теплый» цвет.

Другими словами, термин «прохладный» не означает «низкая цветовая температура», это означает «круто выглядящий, как синяя вода или лед».

Художники никогда не были очень хороши в физике .

Как определить цветовую температуру светодиодов?

Диаграмма слева только для иллюстрации точки — насыщенность цвета на диаграмме преувеличена и указывает оттенок белого света, а не фактический красный, желтый или синий свет.

Как вы можете видеть, стандартная лампа накаливания довольно желтоватая при температуре около 2700 К, а нормальный галоген слегка «холоднее / белее» в цвете, около 3000 К.

Для внутреннего освещения в домах, особенно в западном мире, мы привыкли к лампам накаливания и галогенов, поэтому у нас есть комфорт с «теплыми» цветами, которые они производят.

В более промышленных условиях, а также для более интенсивного освещения, т.е. «Высокий отсек», более высокие цветовые температуры от 4500 до 5000К. Металлические галогенные лампы (HID) традиционно используются для этого приложения, но, конечно, теперь доступны светодиоды для более эффективной работы.

Некоторые специальные приложения, такие как освещение для ювелирных изделий, часто используют «холодные» голубоватые огни размером 6500K или выше, чтобы подчеркнуть блеск и ясность алмазов, серебра и драгоценных камней.

Интересно, что по мере увеличения интенсивности света происходит изменение цветовой температуры. Например, в очень яркий день цветовая температура света может достигать 8000 или 10 000 К, но мы не видим, что мы купаемся в синем свете, хотя свет от голубого неба является преобладающим источником.

Итак, вы можете спросить это голубой, потому что атмосфера нагревается до 10 000 градусов Кельвина? Нет, небо голубое из-за рассеяния света в атмосфере; более короткие синие волны поглощаются и повторно излучаются молекулами газа, что приводит к голубому небу.

Красота возможности изменения цветовой температуры в магазине — это выбор из множества тонких оттенков и оттенков, которые дополняют и освещают любой домашний декор.В то время как нет жесткого правила, с тем, какую светодиодную цветовую температуру вы выберете, наш быстрый справочник даст вам хорошую идею о том, с чего начать.

Теплый белый: для тонких, домашних оттенков

Теплый белый светодиодный светильник Очень теплый белый светодиодный светильник

Теплый белый и очень теплый белый оттенок приглашает, уютные оттенки, которые более напоминают традиционные лампы накаливания старых. Теплая белизна уже давно является фаворитом наших клиентов и часто используется в местах отдыха, таких как гостиная и спальня.

Лучше всего: жилые комнаты и спальни ( Читайте нашу статью про освещение в спальне)

Дневной свет: нейтральный и естественный

Получив немного прохладнее, лампочки дневного света имитируют эффект естественного света и могут быть использованы для отличного эффекта в любом месте дома благодаря его нейтральности.

Лучше всего: зимние сады и гаражи

Холодный белый: свежий и современный

Часто используется в кухнях и ванных комнатах благодаря своим освежающим и чистым тонам, прохладный белый цвет также прекрасно дополняет современный декор в более современных условиях.

Вам могут быть интересны наши статьи:

Подробнее о выборе освещения на кухне 

Подробнее о выборе освещения в спальне

Итак выводы,цветовая температура светодиодов, желто-красные цвета (например, пламя огня) считаются теплыми, а сине-зеленые цвета (например, свет от пасмурного неба) считаются прохладными. Смутно, более высокие температуры Кельвина (3600-5500 K) — это то, что мы считаем прохладными, а более низкие цветовые температуры (2700-3000 K) считаются теплыми.

 Холодный свет является предпочтительным для визуальных задач, потому что он создает более высокий контраст, чем теплый свет. Теплый свет предпочтительнее для жилых помещений, потому что он более лестен для тона кожи и одежды. Цветовая температура 2700-3600 К обычно рекомендуется для большинства крытых общих и задач освещения. Цветовая температура не является индикатором нагрева лампы.

Недавно созданные винтажные и филаментные светодиодные лампы предлагают цветовую температуру ниже 2700K, некоторые даже до 1900K! Эти цветовые температуры подходят для тех, кто хочет имитировать атмосферу, создаваемую традиционными лампами накаливания углеродных волокон.

 Эти луковицы производят меньшее количество люменов, чем традиционные лампы накаливания, как и их светодиодные аналоги.

 Только выбрал этот уровень цветовой температуры, если вы готовы жертвовать люменами для большей атмосферы, которая требует чрезвычайно мягкого света, создаваемого этими луковицами.

В зависимости от личных предпочтений, а также того, как будет использоваться освещенное пространство, при выборе правильной цветовой температуры белых светодиодов возникают разные идеалы. Классные помещения и склады выгодно использовать яркий белый свет на более прохладном конце цветового спектра (5500-6000K), а деревянные тонированные интерьеры — более теплый естественный белый свет (4000-4500K).

 Для поддержания атмосферы рестораны почти всегда нуждаются в более низких настройках Кельвина. Наряду с функцией и настроением пространства, цвета, используемые в декоре, следует учитывать при выборе правильного качества света. Теплые цвета будут выглядеть более насыщенными при освещении теплым белым светом, в то время как блюз и зелень будут появляться в более холодных белых светлых качествах.

 Если в комнате существует смесь цветов, идеальный белый свет (4000-4500K) идеален.

Вам могут быть интересны наши статьи:

Освещение в детской

Современное освещение

Источник: https://lightru.pro/tsvetovaya-temperatura-svetodiodov/

Почему светодиодная лента мигает или моргает

как светодиод меняет цвет

За пару летних месяцев мне пришлось решить множество проблем, когда светодиодная лента мигает, моргает или тускло горит. В основном все причины одинаковые и устраняются легко.

  • 1. Популярные причины
  • 2. Диагностика причин неисправности
  • 3. Ремонт светодиодной ленты, видео
  • 4. Этапы проверки
  • 5. Как найти неисправный светодиод
  • 6. , ремонт светодиодного светильника

Популярные причины

Усилитель RGB сигналов

1. На блоке питания на хватает мощности, или проседает напряжение. Обычно при проектировании делается запас по мощности в 20%, но даже этого бывает не хватает. Проявляется это не сразу, а по мере нагрева микросхем и электронных элементов. Этим грешат китайские изделия неизвестного производства, на которых мощность завышена. Фирменные выдерживают заявленные технические характеристики с запасом.

Грязная и неаккуратная пайка

2. При пайке светодиодной ленты иногда используют флюс с кислотой, после припаивания он остается на контактной площадке и медленно разъедает медное основание. Едкий флюс использовать нельзя, или его необходимо тщательно смывать, нейтрализовать другим подходящим составом.

Виды коннекторов

3. При использовании коннекторов контактная площадка может окисляться, особенно во влажных помещениях новостроек, где делали стяжку и красили стены. Сила тока для питания отрезка длиной 5 метров мощностью 75W будет 6,5 Ампер. Для особо мощных на 30 Вт/м., будет 12,5А. Окислы приводят к нагреву такого соединения и подгоранию контактов. Поэтому специалисты паяют для надежного контакта.

4. Отдельный случай составляют диодные ленты, которые подключается прямо к сети 220В. У них светодиоды соединены последовательно по 60 штук, отрезками по 1м. Мигание одного диода приводит к морганию остальных, длиной 1м.

5. Мигание участков по 3 led диода. Светодиоды соединены по 3 штуки последовательно, неисправность одного приводит к миганию двух остальных. В этом случае можно перепаять неисправный диод или целый модуль из 3 шт.

Виды батареек в пульте ДУ, CR2025 и пальчиковые

6. В пульте ДУ села батарейка. Из-за этого может работать через раз. Рекомендую проверять в первую очередь.

Диагностика причин неисправности

Цветовое обозначение проводов

Чтобы не мучатся в догадках, разделим светодиодное освещение на функциональные блоки:

  • истояник питания;
  • диммер;
  • блок управления RGB;
  • пульт дистанционного управления;
  • светодиодная лента;
  • соединители;
  • RGB усилитель.

Для диагностики причин потребуется вольтметр или мультиметр для измерения напряжения 12В.

Ремонт светодиодной ленты, видео

Бытовое видео от коллеги про ремонт, замена неисправного элемента в  последовательности из 3 шт.

Этапы проверки

Схема соединения

..

1. Проверяем наличие входного напряжения на блоке питания, которое должно быть равно 220В.

Маркировка контактов на блоке питания

2. На выходе источника питания должно быть 12В, но не ниже 10В, потому что оно регулируется резистором. ADJ регулятор напряжения на выходе.

Основные элементы РГБ контроллера с ДУ

3. Измеряем напряжение на входе в RGB контроллер или диммер, оно должно быть как в пункте №2.

Полярность на круглом штекере

4. Проводим измерение на контактах ленты, оно может быть от 7V до 12V, так как контроллер управляет яркостью каждого цвета.

Коннектор открывается

5. Если у вас не горит или тускло горит определенный участок, подключенный коннекторами, проверяем вольтаж на нем.

Обозначение контактов RGB контроллера, пульт дистанционного управления

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как подключить светодиодную ленту в автомобиле

6. Блок управления RGB или диммер часто комплектуются пультом дистанционного управления. Неисправный пульт может выключить свет или просто снизить яркость до минимума. Кнопка может застрять в нажатом состоянии, или загрязнение привело к замыканию контактов на плате.

Как найти неисправный светодиод

Часто светодиоды входят из строя  в  лампах, линейках, гирляндах, прожекторах фарах. В большинстве случаев они включены последовательно по несколько штук. Если перегорел один, перестают работать и другие в этой цепочке. Перечислю способы поиска:

  1. визуальный, подгоревший светодиод отличается от других черной точкой в середине и имеет другие признаки, типа почернения;
  2. прозвонить тестером как обычный диод, и сравнить сопротивление с соседними;
  3. можно по очереди коротить диоды, при замыкании неисправного вспыхнут остальные;
  4. чтобы выявить моргание, сделайте небольшой  регулируемый драйвер, чтобы включить каждый диод в номинальном режиме по отдельности.

, ремонт светодиодного светильника

Коллега снял  видео про замену неисправного светодиода на люстре, принцип ремонта как у ленты.

Источник: http://led-obzor.ru/pochemu-svetodiodnaya-lenta-migaet-ili-morgaet

RGB светодиод и Arduino

В этой статье рассмотрены основы использования RGB (Red Green Blue (красный, зеленый, синий)) светодиода с Arduino.

Мы используем функцию analogWrite для управления цветом RGB светодиода.

На первый взгляд, RGB светодиоды выглядят так же, как и обычные светодиоды, но на самом деле у них внутри установлено три светодиода: один красный, один зеленый и да, один синий. Управляя яркостью каждого из них, вы можете управлять цветом светодиода.

То есть, мы будем регулировать яркость каждого светодиода и получать нужный цвет на выходе, как будто это палитра художника или словно вы настраиваете частоты на своем плеере. Для этого можно использовать переменные резисторы. Но в результате схема будет достаточно сложной. К счастью, Arduino предлагает нам функцию analogWrite. Если задействовать на плате контакты, отмеченные символом «~», мы можем регулировать напряжение, которое подается на соответствующий светодиод.

Необходимые узлы

Для того, чтобы реализовать наш небольшой проект, нам понадобятся:

1 RGB светодиод 10 мм

3 резистора на 270 Ω (красная, фиолетовая, коричневая полоски). Вы можете использовать резистор с сопротивлением до 1 кОм, но не забывайте, что с повышением сопротивления, светодиод начинает светить не так ярко.

1 Breadboard

1 плата Arduino Uno R3 или ее аналог

Коннекторы

Схема подключения

У RGB светодиода четыре ноги. По одному позитивному контакты на каждый светодиод и один общий контакт, к которому подключаются все отрицательные полюса светодиодов (аноды).

Общий анод на RGB светодиоде – это второй по счету, самый длинный контакт. Этот контакт мы подключим к земле (gnd).

Для каждого светодиода нужен собственный резистор на 270 Ом, чтобы предотвратить возможность протекания чересчур больших токов. Эти резисторы устанавливаются в цепь между катодами (красный, зеленый и синий) и управляющими пинами на нашем Arduino.

Если вы используете RGB светодиодиод с общим анодом, вместо общего катода, самый длинный контакт на светодиоде подключается к пину +5 V вместо пина gnd.

Цвета

Немного теории: мы можем смешивать три основных цвета и видеть новые оттенки, так как в наших глазах три типа рецепторов (для красного, зеленого и синего цветов). В результате ваш глаз и мозг обрабатывает информацию о насыщенности этих трех цветов и преобразовывает их в другие оттенки спектра.

То есть, используя одновременно три светодиода, мы словно обманываем наши глаза. Эта же идея используется в телевизорах, где жидкокристаллический дисплей состоит из маленьких точек красного, зеленого и синего цветов, которые расположены очень близко друг к другу и формируют отдельные пиксели.

Если мы настроим одинаковую яркость всех светодиодов, мы он будет светиться белым. Если мы отключим синий светодиод и будут гореть с одинаковой яркостью только красный и зеленый, мы получим желтый свет.

Мы можем управлять яркостью каждого светодиода отдельно, смешивая цвета как нам заблагорассудится.

Так как черный цвет не что иное, как отсутствие света, получить его не получится. Ближайший оттенок черного – это полностью выключенные светодиоды.

Скетч Arduino

Скетч, который приведен ниже, будет перебирать цвета в цикле: красный, зеленый, синий и аквамарин. В общем, стандартный набор цветов.

/*

Adafruit Arduino — RGB светодиод подробная инструкция на сайте:

arduino-diy.com

*/

int redPin = 11;

int greenPin = 10;

int bluePin = 9;

//уберите тег комментария со строки ниже, если вы используете светодиод с общим анодом

//#define COMMON_ANODE

void setup()

{

pinMode(redPin, OUTPUT);

pinMode(greenPin, OUTPUT);

pinMode(bluePin, OUTPUT);

}

void loop()

{

setColor(255, 0, 0); // красный

delay(1000);

setColor(0, 255, 0); // зеленый

delay(1000);

setColor(0, 0, 255); // синий

delay(1000);

setColor(255, 255, 0); // желтый

delay(1000);

setColor(80, 0, 80); // фиолетовый

delay(1000);

setColor(0, 255, 255); // аквамарин

delay(1000);

}

void setColor(int red, int green, int blue)

{

#ifdef COMMON_ANODE

red = 255 — red;

green = 255 — green;

blue = 255 — blue;

#endif

analogWrite(redPin, red);

analogWrite(greenPin, green);

analogWrite(bluePin, blue);

}

Попробуйте запустить этот скетч. Особенности скетча раскрыты ниже

Скетч начинается с указания пинов, которые используются для каждого отдельного цвета:

int redPin = 11;

int greenPin = 10;

int bluePin = 9;

Источник: http://arduino-diy.com/arduino-rgb-svetodiod

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.

Применение цифровых программируемых контроллеров предоставляет практически безграничные возможности управления цветом. В тех же случаях, когда не требуется создание цветовых динамических образов, может быть применен аналоговый способ управления. Это могут быть наружные или интерьерные светильники для статической подсветки с выбором цвета.

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.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое лампа днат

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.

Для питания таких светодиодных лент созданы специальные RGBW контроллеры, как правило, управляемые пультами дистанционного управления на инфракрасных лучах.

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 этих целей налажен выпуск разнообразной светотехники на основе rgb и rgbw – диодной технологии, номенклатура которой продолжает расширяться и завоевывать новые области применения.

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

Почему светодиоды светятся разным цветом?

Может, цвет зависит от окрашенности пластиковой оболочки? А как тогда обстоят дела с SMD-светодиодами, у которых кристалл можно увидеть невооруженным глазом и там уж точно никакой цветной оболочки нет. Давайте же узнаем, почему компонент светится по-разному и от чего это зависит?

Начнем с самого простого варианта. Различный цвет свечения можно получить, просто окрасив его оболочку. Такие встречаются довольно часто, а в их основе находится обычный белый светодиод.

Кстати, устройство обычного белого светодиода не такое уж и простое. В их основе находятся бирюзовые или ультрафиолетовые диоды, в которых для белого свечения применяют специальный состав — люминофор.

Из чего состоят кристаллы?

А как быть с теми, у которых прозрачная оболочка, или же с SMD-светодиодами? В них применяются особые материалы для создания светоизлучающего кристалла.

Наиболее распространенным материалом для производства кристаллов являются различные соединения галлия. В основном используются соединения галлий фосфида трехвалентного, в которые добавляют различные примеси. С помощью этих соединений получают свечение красного, оранжевого, желтого и зеленого цвета. Но из текста мало понятно, давайте рассмотрим графические материалы.

Как видим, для обеспечения определенного свечения используются различные соединения химических материалов. Обратите внимание, некоторые соединения применяются в компонентах с различным окрасом светимости. Это означает, что в них материал-основа дополнительно обрабатывается различными химическими соединениями.

Цвет, получаемый совмещением

Несколько иначе обстоят дела с инфракрасными и ультрафиолетовыми диодами, так как они излучают свет соответственно в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. А вот бирюзовый состоит из двух кристаллов — синего и красного.

Кстати, двух- и трехцветные светодиоды довольно распространены. Зачем изобретать новые материалы, дающие определенное свечение, если можно просто подобрать несколько цветных диодов и объединить их в одном корпусе? Таким образом устроены RGB-светодиоды. Вот только в них применяется сразу три кристалла — красный, синий и зеленый соответственно.

Теперь вы знаете ответ на вопрос. Как видим, все довольно просто — есть несколько основных видов, которые дают основные цвета, а уже с помощью различных комбинаций этих кристаллов можно получить новый окрас свечения.

Источник: https://electronoff.ua/academy/post/pochemu-svetodiod-svetitsya-raznymi-cvetami.php

Урок 02. Управление светодиодами

Для ограничения тока через светодиод необходим резистор

Примечание 1: последовательность подключения светодиода и резистора в схеме не имеет значения, можно подключить и так: +5 В, резистор 300 Ом, светодиод, 0 В

Примечание 2: +5 В в схеме подается с одного из цифровых пинов (D0D13), а 0 В – пин земли Gnd

Макетная плата

Используемый для курса стенд содержит макетную плату, все верхние контакты которой подключены к пину +5 В (верхние на рисунке), нижние контакты – к пину Gnd (0 В, нижние на рисунке) Arduino. Эти контакты используются в схемах и для питания внешних датчиков и модулей.

Остальные отверстия соединены вместе по 5 контактов (некоторые выделены полосками в качестве примеров, таким же образом соединены и все остальные) и могут использоваться для реализации различных схем путем втыкания в отверстия макетной платы элементов и проводных соединителей типа штырек/штырек.

Практическое занятие 1. Простой светофор

Нужные компоненты:

  • три светодиода трех разных цветов (красный, желтый и зеленый) с припаянными к ним резисторами
  • красный, желтый и зеленый соединительные провода со штырьками на обоих концах

Сборка:

Шаг 1: подключите светодиоды к макетной плате в соответствии с приведенным рисунком

Примечание: к цифровым выходам контроллера подключается контакт светодиода + (который с резистором)

Шаг 2: проводным соединителем штырек-штырек соедините контакт макетной платы с цифровым пином Arduino: красного светодиода – с пином 2, желтого – с пином 9, зеленого – с пином 12. Используйте провода тех же цветов, что и цвета светодиодов

Шаг 3: подключите второй контакт светодиодов (минус, без резистора, прямой на картинке) к земле. Соедините отверстие под этим контактом с нижним рядом отверстий. Для соединения с землей используйте провода синего или черного цвета

Шаг 4: Напишем программу для управления светофором. Для начала – просто включение светодиодов по очереди. Алгоритм работы:

  • включить красный светодиод
  • подождать одну секунду
  • выключить красный светодиод
  • включить желтый светодиод
  • подождать одну секунду
  • выключить желтый светодиод
  • включить зеленый светодиод
  • подождать одну секунду
  • выключить зеленый светодиод

Шаг 5: Напишите в среде Arduino IDE программу, написанную по данному алгоритму (выделенный жирным текст, комментарии писать не обязательно)

int led_red = 2;                       // красный светодиод подключен к пину 2

int led_yellow = 9;                // желтый светодиод подключен к пину 9

int led_green = 12;               // зеленый светодиод подключен к пину 12

void setup() {

// прописываем пины, к которым подключены светодиоды, как выходные

pinMode(led_red, OUTPUT);

pinMode(led_yellow, OUTPUT);

pinMode(led_green, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(led_red, HIGH);                   // включить красный светодиод

delay(1000);                                                // подождать одну секунду

digitalWrite(led_red, LOW);                    // выключить красный светодиод

digitalWrite(led_yellow, HIGH);            // включить желтый светодиод

delay(1000);                                                // подождать одну секунду

digitalWrite(led_yellow, LOW);               // выключить желтый светодиод

digitalWrite(led_green, HIGH);               // включить зеленый светодиод

delay(1000);                                                // подождать одну секунду

digitalWrite(led_green, LOW);                // выключить зеленый светодиод

}   // начать цикл loop снова

Шаг 6: Загрузите написанную программу в контроллер и убедитесь, что светодиоды зажигаются в соответствии с написанным алгоритмом

Шаг 7: Сохраните написанную программу в папку Мои документы / Arduino / Learning / Ваша фамилия латинскими буквами под именем Svetofor_Simple

Примечание 1: сохранение выполняется командой Файл / Сохранить как. Открывается папка Arduino, в ней надо открыть папку Learning, в ней создать папку вида Ivanov, открыть ее, ввести имя файла (Svetofor_Simple) и нажать Сохранить

Примечание 2: так как тексты программ будут использоваться в дальнейших занятиях и для обеспечения возможности вновь просмотреть написанные программы обязательно сохраняйте написанные программы в папку Learning / Ваша фамилия

Практическое занятие 2. Светофор с миганием

Напишем более сложный алгоритм работы и изменим программу таким образом, чтобы поведение светодиодов было похоже на настоящий светофор

  • включить красный светодиод
  • подождать три секунды
  • помигать красным светодиодом 4 раза
  • включить желтый светодиод
  • подождать три секунды
  • выключить желтый светодиод
  • включить зеленый светодиод
  • подождать три секунды
  • помигать зеленым светодиодом 4 раза

В этом случае задачу «помигать красным светодиодом 4 раза» можно решить «в лоб» таким способом:

digitalWrite(led_ red, HIGH);                    // включить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

digitalWrite(led_ red, LOW);                   // выключить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

  digitalWrite(led_ red, HIGH);                  // включить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

digitalWrite(led_ red, LOW);                   // выключить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

  digitalWrite(led_ red, HIGH);                  // включить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

digitalWrite(led_ red, LOW);                   // выключить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

  digitalWrite(led_ red, HIGH);                  // включить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

digitalWrite(led_ red, LOW);                   // выключить светодиод

  delay(500);                                                  // подождать полсекунды

Но такой вариант трудоемок, приводит к большому объему написанного кода и вследствие этого к трудности чтения программы и последующего изменения. Для многократных повторений одной и той же части кода можно использовать цикл for:

for (начальное значение переменной счетчика, конечное значение переменной счетчика, прибавление счетчика){

код, который нужно повторить несколько раз

}

С использованием цикла for код, выполняющий задачу «помигать красным светодиодом 4 раза» будет выглядеть так:

for(inti = 1 ; i

Источник: http://xn--80abmmkqebaqzb4b.xn----8sbeb4bxaelofk.xn--p1ai/obrazovatelnaya-robototehnika/arduino/urok-02-upravlenie-svetodiodami/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
220 вольт
Как подключить светодиод к батарейке

Закрыть