Diody RGB: jak działają, elementy wewnętrzne, jak podłączyć, diody RGB i Arduino. Zastosowanie diod LED w obwodach elektronicznych Dwukolorowy obwód sterujący LED

Twój region:

Odbiór z biura

Odbiór z biura w Moskwie

• Biuro znajduje się 5 minut spacerem od stacji metra Taganskaya, pod adresem 6 Bolshoy Drovyanoy pereulok.
• Jeśli wymeldujesz się przed godziną 15:00 w dzień powszedni, zamówienie można odebrać po godzinie 17:00 tego samego dnia, w przeciwnym razie - w następny dzień roboczy po godzinie 17:00. Zadzwonimy i potwierdzimy gotowość zamówienia.
• Możesz otrzymać swoje zamówienie od 10:00 do 21:00 siedem dni w tygodniu po jego przygotowaniu. Zamówienie będzie czekać na Ciebie 3 dni robocze. Jeśli chcesz przedłużyć termin przydatności do spożycia, po prostu napisz lub zadzwoń.
• Zapisz numer zamówienia przed wizytą. Jest wymagany przy odbiorze.
• Aby dostać się do nas, pokaż paszport na przepustce, powiedz nam, że jesteś w Amperce i wjedź windą na 3 piętro.

• jest wolny

Dostawa kurierem w Moskwie

Dostawa kurierem w Moskwie

• Dostawa następnego dnia przy zamówieniu do godziny 20:00, w innym przypadku - co drugi dzień.
• Kurierzy pracują od poniedziałku do soboty w godzinach od 10:00 do 22:00.
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze lub online podczas składania zamówienia.

• 250 zł

Dostawa do punktu odbioru

Dostawa do PickPoint

• Wybierz punkt.
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze lub online podczas składania zamówienia.

• 240 zł

Przesyłka kurierska w Petersburgu

Dostawa kurierem w Petersburgu

• Dostawy realizujemy co drugi dzień przy zamówieniu do godziny 20:00, w innym przypadku - za dwa dni.
• Kurierzy pracują od poniedziałku do soboty w godzinach od 11:00 do 22:00.
• Uzgadniając zamówienie możesz wybrać trzygodzinny termin dostawy (najwcześniej od 12:00 do 15:00).
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze lub online podczas składania zamówienia.

• 350 zł

Dostawa do punktu odbioru

Dostawa do PickPoint

• Dostawa do punktu odbioru to nowoczesny, wygodny i szybki sposób na otrzymanie zamówienia bez telefonów i łapania kurierów.
• Punkt odbioru to kiosk z osobą lub szeregiem żelaznych pudeł. Instalowane są w supermarketach, centrach biurowych i innych popularnych miejscach. Twoje zamówienie pojawi się w wybranym przez Ciebie punkcie.
• Najbliższy punkt możesz znaleźć na mapie PickPoint.
• Czas realizacji - od 1 do 8 dni w zależności od miasta. Na przykład w Moskwie jest to 1-2 dni; w Petersburgu - 2-3 dni.
• Gdy zamówienie dotrze do punktu odbioru, otrzymasz SMS z kodem do jego odbioru.
• W dowolnym dogodnym czasie w ciągu trzech dni możesz przyjść do sedna i użyć kodu z SMS-a, aby otrzymać zamówienie.
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze lub online podczas składania zamówienia.
• Koszt dostawy - od 240 rubli, w zależności od miasta i wielkości zamówienia. Jest obliczany automatycznie podczas kasy.

• 240 zł

Dostawa do punktu odbioru

Dostawa do PickPoint

• Dostawa do punktu odbioru to nowoczesny, wygodny i szybki sposób na otrzymanie zamówienia bez telefonów i łapania kurierów.
• Punkt odbioru to kiosk z osobą lub szeregiem żelaznych pudeł. Instalowane są w supermarketach, centrach biurowych i innych popularnych miejscach. Twoje zamówienie pojawi się w wybranym przez Ciebie punkcie.
• Najbliższy punkt możesz znaleźć na mapie PickPoint.
• Czas realizacji - od 1 do 8 dni w zależności od miasta. Na przykład w Moskwie jest to 1-2 dni; w Petersburgu - 2-3 dni.
• Gdy zamówienie dotrze do punktu odbioru, otrzymasz SMS z kodem do jego odbioru.
• W dowolnym dogodnym czasie w ciągu trzech dni możesz przyjść do sedna i użyć kodu z SMS-a, aby otrzymać zamówienie.
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze lub online podczas składania zamówienia.
• Koszt dostawy - od 240 rubli, w zależności od miasta i wielkości zamówienia. Jest obliczany automatycznie podczas kasy.

Wysyłanie pocztą rosyjską

Poczta

• Dostawa realizowana jest do najbliższego urzędu pocztowego gałęzie w dowolnej miejscowości Rosji.
• Taryfa i terminy dostawy są dyktowane przez Pocztę Rosyjską. Średnio czas oczekiwania to 2 tygodnie.
• Zamówienie wysyłamy do Poczty Rosyjskiej w ciągu dwóch dni roboczych.
• Za zamówienie możesz zapłacić gotówką przy odbiorze (płatność przy odbiorze) lub online podczas składania zamówienia.
• Koszt jest obliczany automatycznie w momencie składania zamówienia i średnio powinien wynosić około 400 rubli.

Dostawa EMS

W produkcji różnych konstrukcji elektronicznych często stosuje się diodę LED, na przykład w jednostkach do wskazywania lub sygnalizowania pracy sprzętu. Na pewno każdy pracował ze zwykłymi diodami sygnalizacyjnymi i nie każdy używa dwukolorowej diody z dwoma wyprowadzeniami, bo mało kto z początkujących elektroników o tym wie. Dlatego powiem ci trochę o tym i oczywiście podłączymy dwukolorową diodę LED do sieci napięcia przemiennego 220 V, ponieważ ten temat, z nieznanego mi powodu, cieszy się zwiększonym zainteresowaniem.

I tak wiemy, że „normalna” dioda LED przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku: gdy do anody jest doprowadzony plus, a do katody zasilacza minus. Jeśli odwrócisz polaryzację źródła napięcia, prąd nie popłynie.

Dwukolorowa dioda LED z dwoma wyprowadzeniami składa się z dwóch połączonych równolegle diod umieszczonych we wspólnej obudowie. Co więcej, korpus, a dokładniej obiektyw ma standardowe wymiary, a także tylko dwa wyprowadzenia.

Cechą szczególną jest to, że każde wyjście diody LED służy jako anoda jednej diody LED i katoda drugiej.

Jeśli do jednego zacisku zostanie przyłożony plus, a drugi to minus zasilania, to jedna dioda LED zostanie zablokowana, a druga zaświeci się na przykład na zielono.

Gdy polaryzacja zasilania jest odwrócona, zielona dioda LED zgaśnie, a czerwona dioda LED zaświeci się.

Dwukolorowe diody LED dostępne są w następujących kombinacjach kolorystycznych:

- Czerwony zielony;

- niebiesko-żółty;

- zielony - bursztynowy;

- Czerwony żółty.

Jak podłączyć dwukolorową diodę LED z dwoma przewodami do sieci 220 V?

Wygodnie jest używać takiej diody LED na prąd przemienny, ponieważ nie ma potrzeby używania diody odwróconej. Dlatego, aby podłączyć dwukolorową diodę LED do napięcia 220 V AC, wystarczy dodać tylko rezystor ograniczający prąd.

Konieczne jest natychmiastowe wprowadzenie poprawki, aby napięcie nominalne w sieci, które jest również w wylocie, od października 2015 r. Nie jest już zwykłym 220 V, ale 230 V. Te i inne dane są odzwierciedlone w GOST 29433- 2014. W tej samej normie podano dopuszczalne odchylenia od nominalnej wartości napięcia 230 V:

- wartość nominalna 230 V;

- maksymalnie 253 V (+ 10%);

- minimum 207 V (-10%);

- minimum pod obciążeniem 198 V (-14%).

W oparciu o te założenia konieczne jest obliczenie rezystancji rezystora ograniczającego prąd z takich rozważań, aby nie przegrzewał się i przez diodę LED przepływał prąd wystarczający do jego normalnego świecenia przy maksymalnych dopuszczalnych wahaniach napięcia w sieci.

Obliczanie rezystora ograniczającego prąd

Dlatego chociaż nominalna wartość prądu wynosi 20 mA, za obliczoną wartość prądu dwukolorowej diody LED przyjmiemy 7 mA = 0,007 A. Przy tej wartości normalnie świeci, ponieważ jasność diody nie jest wprost proporcjonalna do przepływający przez nią prąd.

Określ rezystancję rezystora ograniczającego prąd przy napięciu znamionowym w gniazdku 230 V:

R = U / I = 230 V / 0,007 A = 32857 Ohm.

Wybierz 33 kOhm ze standardowego zakresu wartości rezystorów.

Teraz obliczmy rozpraszanie mocy rezystora:

P = I 2 R = 0,007 2 ∙ 33000 = 1,62 W.

Akceptujemy rezystor 2 wat.

Przeliczmy dla przypadku maksymalnego dopuszczalnego napięcia przy danej wartości rezystancji rezystora:

I = U / R = 253/33000 = 0,0077 A = 7,7 mA.

P = I 2 R = 0,0077 2 ∙ 33000 = 1,96 W.

Jak widać, przy wzroście napięcia o dopuszczalne 10% prąd również wzrośnie o 10%, jednak moc rozpraszania rezystora nie przekroczy 2 W, a więc nie przegrzeje się.

Gdy napięcie spadnie o akceptowalną wartość, zmniejszy się również prąd. W takim przypadku zmniejszy się również rozpraszanie mocy rezystora.

Stąd wniosek: jako wskaźnik obecności napięcia sieciowego 230 V wystarczy użyć dwukolorowej diody LED z dwoma przewodami i rezystora ograniczającego prąd 33 kΩ o mocy rozpraszania 2 W.

Wszyscy znają teraz diody LED. Bez nich nowoczesna technologia jest po prostu nie do pomyślenia. Są to diody i lampy LED, sygnalizacja trybów pracy różnych sprzętów AGD, podświetlenie ekranów monitorów komputerowych, telewizorów i wiele innych rzeczy, których nie można od razu zapamiętać. Wszystkie wymienione urządzenia zawierają diody LED o widzialnym zakresie promieniowania o różnych kolorach: czerwonym, zielonym, niebieskim (RGB), żółtym, białym. Nowoczesna technologia pozwala uzyskać niemal każdy kolor.

Oprócz diod LED w zakresie promieniowania widzialnego istnieją diody LED na światło podczerwone i ultrafioletowe. Głównym obszarem zastosowania takich diod LED są urządzenia automatyki i sterowania. Wystarczy pamiętać. Jeśli pierwsze modele pilotów były używane wyłącznie do sterowania telewizorami, teraz służą do sterowania grzejnikami ściennymi, klimatyzatorami, wentylatorami, a nawet urządzeniami kuchennymi, na przykład garnkami multicooker i wypiekami do chleba.

Czym właściwie jest dioda LED?

W rzeczywistości niewiele różni się od zwykłego - wszystkie to samo złącze p-n i wszystkie te same podstawowe właściwości przewodnictwa jednostronnego. Gdy badaliśmy złącze p-n, okazało się, że oprócz przewodnictwa jednostronnego, to złącze ma kilka dodatkowych właściwości. W toku ewolucji technologii półprzewodnikowej właściwości te były badane, rozwijane i ulepszane.

Wielki wkład w rozwój półprzewodników wniósł sowiecki fizyk radiowy (1903 - 1942). W 1919 wstąpił do słynnego i wciąż znanego laboratorium radiowego w Niżnym Nowogrodzie, a od 1929 pracował w Leningradzkim Instytucie Fizyki i Techniki. Jednym z działań naukowca było badanie słabego, lekko zauważalnego blasku kryształów półprzewodnikowych. To na tym efekcie działają wszystkie nowoczesne diody LED.

Ta słaba poświata pojawia się, gdy prąd przepływa przez złącze p-n w kierunku do przodu. Ale obecnie to zjawisko zostało zbadane i ulepszone tak bardzo, że jasność niektórych diod LED jest taka, że ​​można po prostu oślepnąć.

Gama kolorów diod LED jest bardzo szeroka, prawie wszystkie kolory tęczy. Ale koloru nie uzyskuje się poprzez zmianę koloru obudowy LED. Osiąga się to poprzez dodanie domieszek do złącza p-n. Np. wprowadzenie niewielkiej ilości fosforu czy aluminium pozwala na uzyskanie barw o odcieniach czerwieni i żółci, natomiast gal i ind emitują światło od zielonego do niebieskiego. Korpus diody może być przezroczysty lub matowy, jeśli korpus jest kolorowy to jest to tylko filtr światła odpowiadający kolorowi złącza p-n.

Innym sposobem na uzyskanie pożądanego koloru jest wprowadzenie luminoforu. Luminofor to substancja dająca światło widzialne, gdy jest wystawiona na inne promieniowanie, nawet podczerwone. Klasycznym przykładem są świetlówki. W przypadku diod LED biel uzyskuje się poprzez dodanie luminoforu do niebieskiego kryształu.

Aby zwiększyć intensywność promieniowania, prawie wszystkie diody LED mają soczewkę skupiającą. Często jako soczewkę stosuje się kulisty koniec przezroczystego korpusu. W diodach LED na podczerwień czasami soczewka jest nieprzezroczysta, w kolorze przydymionej szarości. Chociaż ostatnio diody LED na podczerwień były produkowane po prostu w przezroczystej obudowie, to są one używane w różnych pilotach.

Dwukolorowe diody LED

Znany również prawie każdemu. Np. ładowarka do telefonu komórkowego: podczas ładowania wskaźnik świeci na czerwono, a po zakończeniu ładowania na zielono. To wskazanie jest możliwe dzięki istnieniu dwukolorowych diod LED, które mogą być różnych typów. Pierwszy typ to 3-pinowe diody LED. Jedno opakowanie zawiera dwie diody LED, na przykład zieloną i czerwoną, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat połączeń dla dwukolorowej diody LED

Rysunek przedstawia fragment obwodu z dwukolorową diodą LED. W tym przypadku pokazana jest trójprzewodowa dioda LED ze wspólną katodą (jest też wspólna anoda) i jej podłączenie. W takim przypadku możesz włączyć jedną lub drugą diodę LED lub obie naraz. Na przykład będzie czerwony lub zielony, a gdy dwie diody LED zostaną włączone jednocześnie, zmieni kolor na żółty. Jeśli jednocześnie użyjesz modulacji PWM do regulacji jasności każdej diody LED, możesz uzyskać kilka odcieni pośrednich.

W tym obwodzie należy zwrócić uwagę na to, że rezystory ograniczające są dołączone osobno dla każdej diody LED, chociaż wydawałoby się, że można zrobić z jednym, włączając go do ogólnego wyjścia. Ale przy tym włączeniu jasność diod LED zmieni się, gdy jedna lub dwie diody LED zostaną włączone.

Jakie napięcie jest potrzebne do diody LED To pytanie można usłyszeć dość często, zadawane przez osoby, które nie znają specyfiki diody LED lub po prostu osoby, które są bardzo daleko od elektryczności. W tym przypadku należy wyjaśnić, że dioda LED jest urządzeniem sterowanym prądem, a nie napięciem. Możesz włączyć diodę LED na co najmniej 220 V, ale jednocześnie prąd przez nią nie powinien przekraczać maksymalnego dopuszczalnego. Osiąga się to poprzez szeregowe połączenie rezystora balastowego z diodą LED.

Jednak pamiętając o napięciu, należy zauważyć, że odgrywa ono również dużą rolę, ponieważ diody LED mają duże napięcie przewodzenia. Jeśli dla konwencjonalnej diody krzemowej napięcie to jest rzędu 0,6 ... 0,7 V, to dla diody LED próg ten zaczyna się od dwóch woltów i więcej. Dlatego nie zapalaj diody LED od 1,5V.

Ale przy takim włączeniu, mam na myśli 220 V, nie należy zapominać, że napięcie wsteczne diody LED jest dość małe, nie więcej niż kilkadziesiąt woltów. Dlatego podejmowane są specjalne środki w celu ochrony diody LED przed wysokim napięciem wstecznym. Najprościej jest odwrotnie - równoległe połączenie diody ochronnej, która również może być niezbyt wysokonapięciowa, np. KD521. Pod wpływem napięcia przemiennego diody otwierają się naprzemiennie, chroniąc się w ten sposób przed wysokim napięciem wstecznym. Obwód włączania diody ochronnej pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Diagram połączeń równolegle do LED dioda ochronna

Dwukolorowe diody LED są również dostępne w obudowie 2-pinowej. W takim przypadku zmiana koloru blasku następuje, gdy zmienia się kierunek prądu. Klasycznym przykładem jest wskazanie kierunku obrotów silnika prądu stałego. W takim przypadku nie należy zapominać, że rezystor ograniczający musi być połączony szeregowo z diodą LED.

Ostatnio rezystor ograniczający jest po prostu wbudowany w diodę, a potem np. na metkach w sklepie piszą po prostu, że ta dioda jest na 12V. Również migające diody LED są oznaczone napięciem: 3V, 6V, 12V. Wewnątrz takich diod znajduje się mikrokontroler (widać go nawet przez przezroczystą obudowę), więc wszelkie próby zmiany częstotliwości migania nie dają rezultatów. Dzięki temu oznaczeniu możesz włączyć diodę LED bezpośrednio do zasilania przy określonym napięciu.

Rozwój japońskich radioamatorów

Okazuje się, że amatorstwo radiowe jest praktykowane nie tylko w krajach byłego ZSRR, ale także w takim „kraju elektronicznym”, jak Japonia. Oczywiście nawet japoński zwykły radioamator nie może tworzyć bardzo skomplikowanych urządzeń, ale na uwagę zasługują indywidualne rozwiązania obwodów. Nigdy nie wiadomo, w jakim schemacie te rozwiązania mogą się przydać.

Oto przegląd stosunkowo prostych urządzeń wykorzystujących diody LED. W większości przypadków sterowanie odbywa się z mikrokontrolerów i nie da się od tego uciec. Nawet w przypadku prostego obwodu łatwiej jest napisać krótki program i przylutować sterownik w pakiecie DIP-8 niż przylutować kilka mikroukładów, kondensatorów i tranzystorów. Atrakcyjne jest również to, że niektóre mikrokontrolery mogą w ogóle działać bez żadnych załączników.

Dwukolorowy obwód sterowania LED

Ciekawy obwód do sterowania mocną dwukolorową diodą LED oferowany jest przez japońskich radioamatorów. Dokładniej, zastosowano tutaj dwie mocne diody LED o prądzie do 1A. Ale trzeba założyć, że istnieją również mocne dwukolorowe diody LED. Obwód pokazano na rysunku 3.

Rysunek 3. Obwód sterujący dla potężnej dwukolorowej diody LED

Mikroukład TA7291P jest przeznaczony do sterowania silnikami prądu stałego małej mocy. Zapewnia kilka trybów, a mianowicie obrót do przodu, obrót do tyłu, zatrzymanie i hamowanie. Stopień wyjściowy mikroukładu jest montowany na obwodzie mostkowym, co pozwala wykonać wszystkie powyższe operacje. Ale warto było włożyć trochę wyobraźni i proszę bardzo, mikroukład ma nowy zawód.

Logika mikroukładu jest dość prosta. Jak widać na rysunku 3, mikroukład ma 2 wejścia (IN1, IN2) i dwa wyjścia (OUT1, OUT2), do których podłączone są dwie mocne diody LED. Gdy poziomy logiczne na wejściach 1 i 2 są takie same (niezależnie od 00 czy 11), to potencjały wyjść są równe, obie diody są wyłączone.

Na różnych poziomach logicznych na wejściach mikroukład działa w następujący sposób. Jeżeli jedno z wejść np. IN1 ma niski poziom logiczny, to wyjście OUT1 jest podłączone do wspólnego przewodu. Katoda diody LED HL2 jest również podłączona do wspólnego przewodu przez rezystor R2. Napięcie na wyjściu OUT2 (jeśli na wejściu IN2 jest jednostka logiczna) zależy w tym przypadku od napięcia na wejściu V_ref, co pozwala na regulację jasności diody HL2.

W tym przypadku napięcie V_ref uzyskuje się z impulsów PWM z mikrokontrolera za pomocą układu całkującego R1C1, który reguluje jasność diody LED podłączonej do wyjścia. Mikrokontroler steruje również wejściami IN1 i IN2, co pozwala na uzyskanie szerokiej gamy odcieni oświetlenia oraz algorytmów sterowania diodami LED. Rezystancja rezystora R2 jest obliczana na podstawie maksymalnego dopuszczalnego prądu diod LED. Jak to zrobić, zostanie opisane poniżej.

Rysunek 4 przedstawia wewnętrzną strukturę mikroukładu TA7291P, jego schemat blokowy. Obwód jest pobierany bezpośrednio z arkusza danych, więc silnik elektryczny jest pokazany jako obciążenie.

Rysunek 4.

Schemat blokowy ułatwia śledzenie ścieżek prądu przez obciążenie i sposób sterowania tranzystorami wyjściowymi. Tranzystory załączane są parami po przekątnej: (lewy górny + prawy dolny) lub (prawy górny + lewy dolny), co pozwala na zmianę kierunku i prędkości silnika. W naszym przypadku zapal jedną z diod i kontroluj jej jasność.

Dolne tranzystory sterowane są sygnałami IN1, IN2 i służą po prostu do włączania/wyłączania przekątnych mostka. Górne tranzystory sterowane są sygnałem Vref, to one regulują prąd wyjściowy. Obwód sterowania, przedstawiony jako prosty kwadrat, zawiera również zabezpieczenie przed zwarciami i innymi nieprzewidzianymi okolicznościami.

Jak zwykle w tych obliczeniach pomoże prawo Ohma. Niech początkowe dane do obliczeń będą następujące: napięcie zasilania (U) 12 V, prąd przez diodę LED (I_HL) 10 mA, dioda LED jest podłączona do źródła napięcia bez żadnych tranzystorów i mikroukładów jako wskaźnik włączenia. Spadek napięcia na diodzie LED (U_HL) 2V.

Wtedy jest całkiem oczywiste, że napięcie (U-U_HL) zostanie przyłożone do rezystora ograniczającego - sama dioda LED „zje” dwa wolty. Wtedy rezystancja rezystora ograniczającego będzie

R_o = (U-U_HL) / I_HL = (12 - 2) / 0,010 = 1000 (Ω) lub 1 KΩ.

Nie zapomnij o układzie SI: napięcie w woltach, prąd w amperach, wynik w omach. Jeśli dioda LED jest włączona przez tranzystor, to w pierwszym nawiasie napięcie sekcji kolektor-emiter otwartego tranzystora należy odjąć od napięcia zasilania. Ale z reguły nikt tego nigdy nie robi, dokładność do setnych procenta nie jest tutaj potrzebna i nie zadziała z powodu rozproszenia parametrów części. Wszystkie obliczenia w obwodach elektronicznych dają przybliżone wyniki, resztę należy uzyskać poprzez debugowanie i strojenie.

Trójkolorowe diody LED

Oprócz dwukolorowych, ostatnio stały się powszechne. Ich głównym przeznaczeniem jest oświetlenie dekoracyjne na scenach, na przyjęciach, podczas uroczystości sylwestrowych czy dyskotek. Te diody LED mają pakiet z czterema przewodami, z których jeden jest wspólną anodą lub katodą, w zależności od konkretnego modelu.

Ale jedna lub dwie diody LED, nawet trójkolorowe, są mało przydatne, więc trzeba je łączyć w girlandy, a do sterowania girlandami używać wszelkiego rodzaju urządzeń sterujących, które najczęściej nazywane są kontrolerami.

Składanie girland z poszczególnych diod jest nudne i nieciekawe. Dlatego w ostatnich latach przemysł zaczął produkować, a także paski oparte na diodach LED tricolor (RGB). Jeżeli taśmy jednokolorowe produkowane są na napięcie 12V, to napięcie robocze taśm trójkolorowych częściej wynosi 24V.

Taśmy LED są oznaczone napięciem, ponieważ zawierają już rezystory ograniczające, dzięki czemu można je podłączyć bezpośrednio do źródła napięcia. Źródła do są sprzedawane w tym samym miejscu co taśmy.

Do sterowania trójkolorowymi diodami LED i paskami stosuje się specjalne kontrolery do tworzenia różnych efektów świetlnych. Za ich pomocą można po prostu przełączać diody LED, regulować jasność, tworzyć różne efekty dynamiczne, a także rysować wzory, a nawet obrazy. Tworzenie takich sterowników przyciąga wielu radioamatorów, oczywiście tych, którzy potrafią pisać programy dla mikrokontrolerów.

Dzięki trójkolorowej diodzie LED można uzyskać prawie dowolny kolor, ponieważ kolor na ekranie telewizora uzyskuje się również poprzez zmieszanie tylko trzech kolorów. W tym miejscu należy przypomnieć inny rozwój japońskich radioamatorów. Jego schematyczny diagram pokazano na rysunku 5.

Rysunek 5. Schemat połączeń dla trójkolorowej diody LED

Mocna trójkolorowa dioda LED o mocy 1W zawiera trzy emitery. Przy wartościach rezystorów wskazanych na schemacie kolor świecenia jest biały. Dobierając wartości rezystorów możliwa jest niewielka zmiana odcienia: od białego zimnego do białego ciepłego. W autorskim projekcie lampa przeznaczona jest do oświetlania wnętrza samochodu. Czy oni (Japończycy) powinni być w smutku! Aby nie martwić się przestrzeganiem polaryzacji na wejściu urządzenia, przewidziano mostek diodowy. Urządzenie jest zamontowane na płytce stykowej i pokazano na rysunku 6.

Rysunek 6. Deska do krojenia chleba

Kolejnym rozwojem japońskich radioamatorów jest także motoryzacja. To urządzenie do oświetlania pomieszczeń, oczywiście z białymi diodami LED, pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7. Schemat urządzenia do oświetlania tablicy rejestracyjnej na białych diodach LED

W konstrukcji zastosowano 6 potężnych superjasnych diod LED o maksymalnym prądzie 35mA i strumieniu świetlnym 4lm. Aby zwiększyć niezawodność diod LED, przepływający przez nie prąd jest ograniczony do 27 mA za pomocą mikroukładu stabilizującego napięcie podłączonego zgodnie z obwodem stabilizatora prądu.

Diody LED EL1 ... EL3, rezystor R1 wraz z mikroukładem DA1 tworzą stabilizator prądu. Stabilny prąd płynący przez rezystor R1 utrzymuje na nim spadek napięcia o 1,25 V. Druga grupa diod jest podłączona do stabilizatora przez dokładnie ten sam rezystor R2, więc prąd płynący przez grupę diod EL4...EL6 również będzie ustabilizowany na tym samym poziomie.

Rysunek 8 przedstawia obwód konwertera do zasilania białej diody LED z jednego ogniwa galwanicznego napięciem 1,5 V, co wyraźnie nie wystarcza do zapalenia diody LED. Układ konwertera jest bardzo prosty i kontrolowany przez mikrokontroler. W rzeczywistości mikrokontroler ma częstotliwość impulsów około 40 kHz. Aby zwiększyć obciążalność, wyprowadzenia mikrokontrolera są połączone równolegle parami.

Cyfra 8.

Schemat działa w następujący sposób. Gdy piny PB1, PB2 są w stanie niskim, wyjścia PB0, PB4 są w stanie wysokim. W tym czasie kondensatory C1, C2 przez diody VD1, VD2 są ładowane do około 1,4V. Gdy stan wyjść kontrolera zostanie odwrócony, do diody LED zostanie przyłożona suma napięć dwóch naładowanych kondensatorów plus napięcie akumulatora. W ten sposób do diody LED zostanie przyłożone prawie 4,5 V w kierunku do przodu, co wystarcza do zapalenia diody LED.

Podobny konwerter można zmontować bez mikrokontrolera, tylko na mikroukładzie logicznym. Taki obwód pokazano na rysunku 9.

Rysunek 9.

Na elemencie DD1.1 montowany jest prostokątny oscylator, którego częstotliwość określają oceny R1, C1. Właśnie z tą częstotliwością miga dioda LED.

Gdy moc wyjściowa elementu DD1.1 jest wysoka, poziom wyjściowy DD1.2 jest naturalnie wysoki. W tym czasie kondensator C2 jest ładowany przez diodę VD1 z zasilacza. Ścieżka ładowania jest następująca: plus zasilanie - DD1.1 - C2 - VD1 - DD1.2 - minus zasilanie. W tym momencie na białą diodę LED podawane jest tylko napięcie akumulatora, co nie wystarcza do zapalenia diody LED.

Gdy poziom na wyjściu elementu DD1.1 staje się niski, na wyjściu DD1.2 pojawia się wysoki poziom, co prowadzi do zablokowania diody VD1. Dlatego napięcie na kondensatorze C2 jest dodawane do napięcia akumulatora, a suma ta jest dodawana do rezystora R1 i diody LED HL1. Ta suma napięć wystarcza do włączenia diody HL1. Następnie cykl się powtarza.

Jak sprawdzić diodę LED?

Jeśli dioda jest nowa, to wszystko jest proste: nieco dłuższy przewód to dodatni lub anoda. To właśnie należy oczywiście włączyć na plus zasilacza, nie zapominając o rezystorze ograniczającym. Ale w niektórych przypadkach, na przykład, dioda LED została usunięta ze starej płytki, a wyprowadzenia są tej samej długości, wymagana jest ciągłość.

W takiej sytuacji multimetry zachowują się nieco niezrozumiale. Na przykład multimetr DT838 w trybie testu półprzewodników może po prostu lekko oświetlić testowaną diodę LED, ale na wskaźniku widoczny jest otwarty obwód.

Dlatego w niektórych przypadkach lepiej jest sprawdzić diody LED, podłączając je przez rezystor ograniczający do zasilania, jak pokazano na rysunku 10. Wartość rezystora wynosi 200 ... 500 Ohm.

Rysunek 10. Obwód testowy LED

Rysunek 11. Sekwencyjne diody LED

Obliczenie rezystancji rezystora ograniczającego nie jest trudne. Aby to zrobić, dodaj napięcie przewodzenia na wszystkich diodach LED, odejmij je od napięcia zasilania i podziel wynikową resztę przez określony prąd.

R = (U - (U_HL_1 + U_HL_2 + U_HL_3)) / I

Załóżmy, że napięcie zasilacza wynosi 12 V, a spadek napięcia na diodach LED wynosi 2 V, 2,5 V i 1,8 V. Nawet jeśli diody są pobierane z tego samego pudełka, nadal może być taki rozrzut!

W zależności od stanu problemu prąd jest ustawiony na 20mA. Pozostaje podstawić wszystkie wartości we wzorze i nauczyć odpowiedzi.

R = (12- (2 + 2,5 + 1,8)) / 0,02 = 285 Ω

Rysunek 12. Równoległe połączenie diod LED

W lewym fragmencie wszystkie trzy diody LED są połączone przez jeden rezystor ograniczający prąd. Ale dlaczego ten schemat jest przekreślony, jakie są jego wady?

Wpływa na to rozpiętość parametrów LED. Największy prąd przejdzie przez diodę LED z mniejszym spadkiem napięcia, to znaczy mniejszą rezystancją wewnętrzną. Dlatego dzięki temu włączeniu nie będzie możliwe uzyskanie jednolitego blasku diod LED. Dlatego prawidłowy obwód powinien zostać rozpoznany jako obwód pokazany na rysunku 12 po prawej stronie.

Wielokolorowe diody LED podążały za dwukolorowymi „czerwono-zielonymi” diodami LED, gdy postęp technologiczny umożliwił umieszczenie niebieskich emiterów na ich kryształach. Wynalezienie „niebieskich” i „białych” diod LED całkowicie zamknęło krąg RGB: teraz jest to rzeczywiste wskazanie dowolnego koloru tęczy w widzialnym zakresie długości fal 450…680 nm z dowolnym nasyceniem.

Istnieje kilka sposobów na uzyskanie białego światła „LED” (mianowicie „światła”, ponieważ w naturze nie ma białego „koloru”).

Pierwsza metoda - żółty luminofor nakłada się na wewnętrzną powierzchnię soczewki „niebieskiej” diody LED. „Niebieski” plus „żółty” dają ton zbliżony do białego. Tak powstały pierwsze na świecie „białe” diody LED.

Druga metoda - na powierzchnię emitera światła pracującego w zakresie ultrafioletu 300...400 nm (promieniowanie niewidzialne) nakłada się trzy warstwy luminoforu odpowiednio w kolorze niebieskim, zielonym i czerwonym. Składniki widmowe są mieszane, jak w lampie fluorescencyjnej.

Trzecią metodą jest technologia ekranów telewizorów LCD. Na jednym podłożu emitery „czerwony”, „niebieski” i „zielony” są umieszczone blisko siebie (jak trzy pistolety w kineskopie). Proporcje kolorów są ustalane przez różne prądy płynące przez każdy emiter. Końcowe mieszanie farb do uzyskania białego odcienia odbywa się za pomocą soczewki rozpraszającej światło obudowy.

Czwarta metoda jest realizowana w tak zwanych „kwantowych” diodach LED, w których czerwone, zielone i niebieskie „kwantowe” kropki lub innymi słowy luminescencyjne nanokryształy są nakładane na zwykłą płytkę półprzewodnikową. To obiecujący kierunek oszczędzania energii, ale wciąż egzotyczny.

Dziś, w praktyce amatorskiej, interesujące są wielokolorowe diody LED trzeciego typu, mające krany z trzech emiterów. Mogą służyć do tworzenia pełnokolorowych urządzeń wyświetlających informacje, np. w postaci ekranów LED TV. Jeden piksel takiego ekranu może świecić w kolorze niebieskim (470 nm), zielonym (526 nm) lub czerwonym (630 nm). W sumie pozwala to uzyskać niemal taką samą ilość odcieni jak w monitorach komputerowych.

Wielokolorowe diody LED są dostępne w czterech, sześciu, ośmiu pinach. W pierwszym przypadku występują trzy wyprowadzenia dla emiterów koloru czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B), uzupełnione czwartym wyprowadzeniem wspólnej katody lub anody. Wersja sześciopinowa mieści w jednej obudowie trzy w pełni autonomiczne diody LED RGB lub dwie dwukolorowe pary: „czerwono-niebieska”, „zielono-niebieska”. Ośmiopinowe diody LED mają dodatkowo „biały” emiter.

Ciekawy punkt. Udowodniono, że większość mężczyzn nie dostrzega dokładnie koloru w czerwonej części widma. Winę za to ponosi sama matka natura z powodu genu OPNlLW zlokalizowanego na chromosomie X. Mężczyźni mają jeden gen, a kobiety dwie jego kopie, które wzajemnie kompensują swoje wady. Manifestacja w życiu codziennym – kobiety z reguły dobrze rozróżniają odcienie szkarłatne, bordowe i szkarłatne, a wielu mężczyznom takie odcienie wydają się równie czerwone… Dlatego przy projektowaniu sprzętu należy unikać „sprzecznych” kolorów, a nie na siłę użytkownik szuka różnicy w drobnych szczegółach.

Na ryc. 2.17, a ... i pokazuje schematy połączeń cztero-, sześciopinowych wielokolorowych diod LED do MK.

Ryż. 2.17. Schematy połączeń dla diod wielokolorowych do MK (początek):

R3*co oa) prąd płynący przez każdy z trzech emiterów koloru czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B) określają rezystory R2...R4 - nie więcej niż 20...25 mA na każdy Linia MK. Rezystor R1 zapewnia ujemne sprzężenie zwrotne prądu. Z jego pomocą zmniejsza się ogólna jasność blasku przy jednoczesnym włączeniu trzech emiterów;

b) podobnie jak na ryc. 2.17, ale ale dla diody HL1 ze wspólną anodą i aktywnym poziomem LOW na wyjściach MK;

c) Trzykanałowa kontrola PWM zapewnia pełną gamę kolorów RGB. Rezystancje rezystorów R1 ... R3 są dobierane w szerokich granicach zgodnie z subiektywnym odczuciem koloru balansu bieli z włączonymi trzema emiterami. Aby uzyskać równomierne przejście z jednego koloru do drugiego, potrzebne jest nieliniowe prawo sterowania PWM. Średni prąd płynący przez jedną linię MK dla jednego okresu PWM nie powinien przekraczać 20 ... 25 mA przy prądzie impulsowym nie większym niż 40 mA;

d) podobnie jak na ryc. 2.17, w, ale dla diody LED HL1 ze wspólną anodą i aktywnym NISKIM poziomem sygnałów PWM;

e) dioda HL1 LED zawiera trzy całkowicie autonomiczne emitery z oddzielnymi wyprowadzeniami z obudowy, co daje pewną swobodę działania. Na przykład możesz połączyć wskaźniki zgodnie ze schematem zarówno ze wspólną anodą, jak i wspólną katodą; O

O ryc. 2.17. Schematy połączeń dla diod wielokolorowych do MK (koniec):

f) wielokolorowy symulator LED. Trzy konwencjonalne diody LED HL1..HL3 w kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim są konstrukcyjnie umieszczone w jednej wspólnej obudowie rozpraszającej światło. Aby uzyskać lepszą imitację oryginału, możesz użyć niewielkich diod LED SMD;

g) mocne wielokolorowe diody LED nie mogą być bezpośrednio podłączone do MCU ze względu na niską obciążalność portów. Dla diod LED „jeden wat” (350 mA) wymagane są przełączniki tranzystorowe o dopuszczalnym prądzie co najmniej 500 mA, a dla diod LED „trzy wat” (700 mA) co najmniej 1 A. Zaleca się zasilanie MK i LED HL1 z różnych źródeł poprzez regulator napięcia, tak aby zakłócenia spowodowane przełączaniem dużego obciążenia nie zakłócały działania programu. Przy wysokim napięciu zasilania diody HL1 należy zwiększyć rezystancje rezystorów R4…R6 oraz ich moc. Sama dioda LED musi być zainstalowana na grzejniku 5 ... 10 cm 2;

h) 6-pinowa dioda LED HL1 jest sterowana z czterech linii MK. Łącząc poziomy NISKI / WYSOKI można uzyskać różne odcienie kolorów. Idealnie, mieszanka niebieskiego i zielonego daje niebieski, a mieszanka czerwonego i zielonego daje żółty;

i) Dioda LED wyjścia HL1 umożliwia nie tylko mieszanie kolorów czerwonego (R), zielonego (G), niebieskiego (B), ale także regulację ich nasycenia poprzez dodanie składnika białego (W). Każdy z emiterów diody HL1 jest przeznaczony do prądu roboczego 350 mA, dlatego należy podjąć działania w celu skutecznego rozpraszania ciepła za pomocą metalowego grzejnika.