Диоды LED — это электролюминесцентные элементы, которые на сегодняшний день пользуются устойчивым спросом среди потребителей. Изделия отлично подходят для осуществления замены всем привычного освещения, такого как лампочки, лампы галогенового и люминесцентного типа.
В сравнении с данными типами освещения электролюминесцентные диоды имеют ряд преимуществ, среди которых очень ценится присущая им необходимость минимального количества потребляемой энергии.
Диоды LED применяют, чаще всего, как неотъемлемый элемент функционирования систем освещения, где необходимо разнообразие белых диодов. На сегодняшний день очень популярны диоды разного цвета, которые в основном используются для организации второстепенного освещения в жилых и не жилых помещениях, создания декора в иных местах, где было бы уместным добавить интересные и уникальные эффекты в интерьере.
Одним самым из самых современных и отличных решений такого типа стали диоды RGB. Пользователям предоставляется отличная возможность осуществлять плавное управление цветами данного диода, тем самым добиваться необходимого цвета в достаточно широкой цветовой гамме.
Диод LED — что это?
Диоды типа LED представляют собой источники света полупроводникового типа, от которых происходит излучение света при прохождении сквозь него электрического тока. В процессе находящиеся в структуре электроны рекомбинируются с электронными дырками, в результате чего освобождается энергия в виде фотонов.
То есть можно говорить о том, что процесс функционирования данных устройств основан на электролюминесцентном эффекте. Производимый свет соответствует энергии эмитируемых фотонов, которая непосредственно связана с величиной энергии, необходимой для осуществления перехода электронов сквозь запретную зону.
Разбирающиеся в данном направлении пользователи такую зону ещё называют запрещённой, но при этом она является достаточно важной составляющей любого полупроводника. Учитывая вышесказанное, понятно, что цвет диода LED непосредственно зависит от используемого в процессе его создания материала.
Потребители познакомились с диодами LED ещё в 1962 году и тогда они были максимально доступны по своей цене. Первые электронные элементы производили инфракрасный свет, которому была присуща низкая интенсивность. Данные диоды в основном использовались для организации рабочего процесса в цепи дистанционного управления и разноплановой бытовой электронике.
Самые первые устройства, способные функционировать в видимом спектре характеризовались малой интенсивностью, а присущий им цвет был ограничен до красного варианта. В роли основных материалов, которые применялись в процессе их создания, выступал фосфид галлия и арсенид алюминия. Пользователю доступен широкий модельный ряд диодов LED в разных диапазонах волн (видимых, ультрафиолетовых, инфракрасных).
Данные элементы способны функционировать с высокоэффективной эмиссией, что в результате энергосберегающим способом производит огромное количество света. В процессе создания данных продуктов ведущие производители отрасли применяют самые прочные и надёжные материалы. Применение того или иного материала прямо отражается на результате, а именно на цвете диода. Это могут быть:
- для изготовления диодов LED красного оттенка используется фосфид алюминий-индий-галлий, что обеспечивает их более высокую производительность в сравнении с иными приборами, сделанных из GaP или AlGaAs;
- синие и зелёные LED диоды создаются посредством применением нитрида галлия и индия-галлия нитрида.
Цвет элемента непосредственно зависит от содержащегося индия, а его количество отражается на длине волны.
Причина использования диодов RGB
Вариант, при котором можно осуществлять смешивание трёх вышеуказанных цветов в разный способ и в результате получать разнообразную цветовую гамму, называется аддитивная модель цветов (RGB). Основное направление применения данной модели — это выявление, репрезентация и отображение картинки в электронных системах самого различного предназначения (ПК, TV).
Применима также данная модель в фотографии аналогового типа, а на сегодняшний день, чаще всего, её можно встретить в системах освещения. Смешивание 3-х цветов основано на применении электросхем особого предназначения, посредством которых происходит процесс их смешивания. Конкретные модели диодов LED оснащаются особыми видами эмиссии, поэтому цветовой баланс меняется, даже при нахождении источника RGB в едином корпусе.
Учитывая это, данные диоды не часто применяют для создания белого цвета, но при они этом очень популярны при создании иных цветовых гамм. Большинство цветов получают посредством соединения диодов LED красного, синего и зелёного цветов. Этот способ позволяет со всех сторон контролировать процесс создания цвета.
Есть проблема у диодов RGB (в большей степени которым присуще малое значение мощности), связанная с корректностью передачи цветов в освещающем оборудовании, а именно то, что при изменении температурного режима соответственно меняется и запрещённая зона полупроводника, применяемого в процессе создания элемента. Оттенок ряда диодов в структуре RGB может изменяться в зависимости от перемен, связанных с запрещённой зоной.
Контроль яркости диода (модуляция PWM)
Яркость свечения LED диода непосредственно зависит от величины протекающего сквозь тока, поддающийся регулировки в самые различные способы, а именно:
- при помощи управляемого источника тока;
- по средствам модулятора PWM.
Любой источник тока представляет собой электронную цепь, генерируемую или потребляемую электроток, независимо от присущего ему напряжения. Источники тока могут быть: независимыми (обеспечивает постоянный ток) и зависимыми (генерирует ток равносильный иному напряжению или току в цепи).
Процесс управления диодами LED основан на использовании зависимого источника и элемента с контролируемым сопротивлением. Единственным недостатком такого решения является его низкая энергетическая эффективность.
Модуляция ширины импульса (PWM) — способ минимизации показателя средней мощности, который обеспечивается электросигналом, благодаря эффективному разделению данного сигнала на отдельные друг от друга части при включенном и выключенном состоянии.
Сам процесс контроля подаваемого на нагрузку среднего значения тока и напряжения осуществляется посредством быстрого вкл. и выкл. конкретного вида ключа, установленного между нагрузкой и питанием. Длительное включение ключа обеспечивает более высокое значение полной мощности, что передаётся на нагрузку. Не обойтись без модуляции PWM при организации рабочего процесса с относительно инертными нагрузками, из-за наличия которой их реакция замедлена.
Для того, чтобы не оказывать влияние на нагрузку, частота переключений PWM должна быть высокой. Скорость (частота) переключения нагрузки ключом может быть самой разнообразной, ведь напрямую зависит от нагрузки и применения системы.
Рассматривая вариант с диодами LED, оптимальное значение скорости переключений зависит от используемого приложения, его сферы применения и задач, которые на него будут возлагаться. Для стандартного диода LED время переключения может находится в диапазоне от нескольких сотен до нескольких тысяч наносекунд и, соответственно, тоже касается и частоты (от сотни килогерц до нескольких мегагерц).
Также, рассматривая показатель минимальной частоты переключения, во внимание стоит брать инертность человеческого зрения, что в данном случае и является основным определяющим фактором. Применение модуляции PWM последнее время набирает всё больших и больших оборотов, что обусловлено наличием ряда уникальных преимуществ. Среди последних можно выделить минимальные потери мощности в переключающихся устройствах.
При нахождении переключателя в выключенном состоянии ток по нему практически не протекает, а при включённом ключе падение напряжение также минимальное. В результате падающего напряжения и протекающего тока происходит потеря мощности, но их показатели при этом невелики. Отличную работу PWM показывает в комплексе с цифровым контроллером (управление его ноль-единичное), что позволяет без труда контролировать ключ.
Ленты LED и RGB, оснащённые интегрированными драйверами. Что это такое?
Лента LED представляет собой гибкую печатную плату (ПП), которая оснащена посредством пайки электролюминесцентными диодами, предназначенными для поверхностного типа монтажа. Кроме того, такая ПП имеет и иные элементы, посредством которых организовывается весь рабочий процесс диодов.
Большинство моделей таких лент имеют один клеящий слой-прокладку. Ранее ленты LED применялись для организации подсветки, для освещений зданий, в акцентирующем или декоративном освещении. На сегодняшний же день, благодаря стремительному развитию данной отрасли, потребителям стали доступы высокоэффективные диоды LED большой мощности.
Это позволило посредством LED-лент выполнять очень яркое освещение, отлично заменяющее оправы, оснащённые лампами (галогенными или флуоресцентными). Не составит труда, при необходимости, приобрести ленту с многоцветными диодами LED. Такие ленты для удобства управления ими оснащают интегрированными драйверами.
Процесс управления лентами
В основном, конструкция лент LED RGB оснащается классическими диодами LED RGB, имеющими 4 вывода (единый анод или катод и по одному выводу для каждого цвета). Подсоединение проводов напрямую к блоку питания невозможно, для этого необходимо использование драйвера, посредством которого без труда будет меняться цвет.
Такой вариант позволит управлять цветом, но при этом возникают некоторые ограничения, связанные с тем, что лента по всей длине излучает один цвет. На сегодняшний день очень популярным среди пользователей стало решение, где лента, кроме диодов LED RGB, дополнительно оснащена и интегральными контроллерами. Процесс управления стандартными лентами LED RGB отличается от тех, которые оснащены драйверами.
В первую очередь связано это с тем, что применение встроенных интегральных драйверов требует изменений в конструкции, при которой в процессе управления участвует всего лишь одна линия, а не 3-и отдельных для каждого цвета.
Ленты, которые относятся к таким группам, называют программируемыми или интеллигентными, а форма применяемого при этом драйвера — интегральная схема, осуществляющая управление LED диодами. Их конструкция представлена:
- внутренней интеллигентной цифровой блокировкой информации от входного порта;
- индивидуальный адрес;
- цепь контроллера мощности;
- внутренний прецизионный осциллятор;
- стабилизатор напряжения 12В для LED диодов.
Для достижений минимизации пульсаций процесс управления отдельных каналов PWM реализуется посредством смещения фаз. В данном случае применяется режим коммуникации NZR, где:
- схемы линейки WS28хх имеют последовательное соединение;
- в роли входа информации выступает контакт DIN, а выхода — DO;
- подача данных происходит на 1-й контакт DIN драйвера в цепи;
- DO подключается к последующим DIN;
- с контроллера на DIN данные поступают при сбросе чипа;
- с каждого цвета собирается по 8 битов, всего 24 бита собирается первой интегральной схемой и далее направляются на внутреннюю блокировку;
- иные данные отправляются далее по средствам выхода DO.
После прохождения выхода DO информация поступает в буфер через встроенные цифровые схемы. Учитывая это, последующий драйвер получает высококачественную последовательность. Такие условия создают возможность для увеличения дальности схемы, ведь единственное препятствие длины ленты заключается в max расстоянии между числом доступных адресов и драйверами.
Когда драйвер блокирует данные, от системы отходят некоторые сигналы, посредством которых осуществляется управление PWM на выходах OUTR, OUTG и OUTB, основные функциональные обязанности которых заключаются в управлении диодами (синими, зелёными, красными), являющимися неотъемлемой частью структуры ленты.
Процесс адресации схем линейки WS28хх — это отличная возможность для подстройки цвета и яркости диода RGB по индивидуальным предпочтениям, что отражается на значительном расширении его возможностей.
В зависимости от предпочтений, необходимых функциональных возможностей и предстоящих условий эксплуатации, потребитель может приобрести уникальные комплексные решения. Данные устройства представляют собой LED RGB структуру и структуру интегрального адресного драйвера, помещённые в единый корпус. Такой вариант более доступен по своей стоимости и значительно упрощает само приложение.
Производствам данных моделей диодов занимаются компании, которые не один год предоставляют свои услуги и высококачественный товар на данном рынке, в связи с чем знают, как удовлетворить все потребности потребителей.
Компания Worldsemi предлагает вниманию клиентов более экономную версию. Когда же необходимо приобрести высококачественные диоды встраиваемого типа и повторяемости, непременно стоит рассмотреть предложения фирмы Liteon.
Подбор ленты оснащенной контроллером
Ленты LED RGB на современном рынке данных товаров доступны в самом различном исполнении и от самых востребованных производителей. Большим спросом пользуются те элементы, которые оснащены интегрированным драйвером. Это могут быть ленты самой различной мощности, им может быть присуще самое различное количество диодов, что гарантирует получение яркости самых различных уровней.
Такие устройства на одном погонном метре могут иметь от 30 до 144 диодов, а присущее им значение max мощности может быть от 36 до 86,4Вт. Для обеспечения функционирования таких лент может понадобится значение постоянного напряжения: 5В, 12В, 24В. Подбор той или иной ленты в обязательном порядке должен быть основан на имеющейся системе напряжения, неотъемлемой частью которой станет выбранное устройство.
В процессе подбора ленты данного типа для применения в промышленности, особое внимание стоит обратить на присущий ей класс защиты, где IP65 способен гарантировать безотказность системы, отличную герметичность и защиту от попадания влаги.
Правильность подбора диода LED (RGB или RGBW)
В основу конструкции обычной ленты LED RGB заложена схема, состоящая из 3-х диодов (красного, синего и зелёного), что позволяет производить огромную цветовую гамму, посредством смешивания трёх данных цветов.
При функционировании 3-х диодов на максимальной яркости всё равно не получается воссоздать идеальный белый цвет. Разрешить данную ситуацию позволяет применение ленты LED RGB+W, в которой имеется 4-е диода (LED RGB и дополнение в виде белого электролюминесцентного диода).
9009033 Лента LED; белый теплый; 3528; 24В; LED/м: 50; 12мм; IP20; 120°
9009101 Лента LED; белый нейтральный; LED/м:240; SMD; 24В; 3528; W:17мм
