Installation og programmering af RGB LED strips
lysdioder (eller lysdioder) erstatter i stigende grad standardkilder til elektrisk lys, såsom glødepærer, halogenlamper eller lysstofrør. Først og fremmest er de langt mere energieffektive, men de har også mange andre fordele.
i denne artikel vil du lære:
- hvad er en LED,
- Hvad er anvendelsen af RGB-dioder,
- Sådan indstilles diodens lysstyrke,
- Hvad er en LED og RGB LED strip,
- Sådan styres LED strips,
- hvilken strimmel og hvilken controller der skal vælges,
- Sådan vælges en passende led.
LED ‘ er bruges ofte i belysningssystemer udstyret med en bred vifte af hvide dioder. Imidlertid bruges mere og mere ofte farve-LED ‘ er til at belyse interiører med en iøjnefaldende visuel effekt. Den mest avancerede løsning af denne type er RGB-dioder, hvis farve kan styres jævnt, men også indstilles til næsten enhver farve i det synlige spektrum. Hvad er mere at vide om disse?
hvad er en LED?
lysemitterende dioder (LED ‘ er) er halvlederlyskilder, der udsender lys, når strømmen strømmer gennem dem. Elektroner i halvlederen rekombineres med elektronhuller for at frigive energi i form af fotoner. Denne effekt kaldes elektroluminescens.
farven på det udsendte lys svarer til fotonernes energi, som igen bestemmes af den energi, der kræves for elektronerne til at krydse halvlederens båndgab. Båndgabet kaldes undertiden energigab, og er et vigtigt aspekt af hver halvleder – så diodens farve afhænger af det materiale, der bruges til dets konstruktion.
LED ‘ er optrådte på markedet som kommercielt tilgængelige elektroniske komponenter i 1962. Oprindeligt udsendte de infrarødt lys med lav intensitet. Infrarøde LED ‘ er bruges primært i fjernbetjeningskredsløb, f. eks. inden for forbrugerelektronik. De første synlige lysdioder var også af lav intensitet og begrænset til den røde farve. De blev fremstillet af materialer som galliumphosphid (GaP) og aluminium galliumarsenid (AlGaAs)
moderne lysdioder er tilgængelige på tværs af de synlige, ultraviolette og infrarøde bølgelængder med høj emissionseffekt, hvilket betyder, at de genererer meget lys til lave energiomkostninger. Disse moderne produkter er lavet af en række halvledende materialer, afhængigt af det ønskede farveområde. Røde dioder fremstilles ved hjælp af aluminium gallium indiumphosphid (AlInGaP), hvilket gør dem mere effektive end dem, der er lavet af GaP eller AlGaAs. Komponenterne i blå og grønne dioder fremstilles derimod hovedsageligt af galliumnitrid (GaN) og indium galliumnitrid (InGaN). Mængden af indium bestemmer farven – jo mere indium, jo længere bølgelængde(f. eks.
Hvad er anvendelsen af RGB-dioder?
RGB er en additiv farvemodel, hvor røde, grønne og blå (som det forkortede navn antyder) lys kombineres på forskellige måder for at gengive en bred vifte af farver.Den primære anvendelse af RGB-farvemodellen er at registrere, repræsentere og vise billeder i elektroniske systemer som TV-apparater og computere, men det er også blevet brugt i analog fotografering. I dag bruges det imidlertid også i stigende grad i belysningssystemer. Før den elektroniske tidsalder havde RGB-farvemodellen allerede en solid teori baseret på den menneskelige opfattelse af farver.
blanding af rødt, grønt og blåt lys fra LED-kilder for at producere hvidt lys kræver dedikerede elektroniske kredsløb til at kontrollere blandingen af farverne, og da forskellige dioder har lidt forskellige emissionsmønstre, kan farvebalancen ændre sig afhængigt af synsvinklen, selvom RGB-kilderne er i en enkelt pakke, så RGB-dioder bruges sjældent til at producere hvid belysning. Ikke desto mindre har denne metode mange anvendelser på grund af fleksibiliteten ved at blande forskellige farver og høj energieffektivitet.
flerfarvede LED ‘ er tilbyder også en ny måde at skabe lys i forskellige farver på. De fleste opfattelige farver kan dannes ved at blande forskellige mængder af de tre primære farver: rød, grøn og blå. Dette giver mulighed for præcis og dynamisk kontrol over visningen af farver. Men problemet med at bruge RGB LED ‘ er til nøjagtig farvedisplay i belysningssystemer er relateret til det faktum, at en temperaturændring også ændrer energigabet for halvlederen, der bruges som komponent. Derfor forekommer en ændring i farveemission af individuelle dioder (rød, grøn og blå) i RGB-strukturen. Dette er ikke et problem i tilfælde af dioder med lav effekt.
Sådan indstilles diodens lysstyrke – pulsbreddemodulation
lysstyrken af elektroluminescerende diodeemission er afhængig af strømmen, der strømmer gennem den. Dette, imidlertid, kan styres på en række måder. De to nemmeste metoder er at bruge en kontrolleret strømkilde eller en PMM-modulator.
en strømkilde er et elektronisk kredsløb, der leverer eller absorberer elektrisk strøm, som er uafhængig af dens spænding. Der er to typer strømkilder: en uafhængig strømkilde leverer konstant strøm, mens en afhængig strømkilde leverer strøm, der er proportional med en anden spænding eller kredsløbsstrømmen. Derfor er der brug for en afhængig kilde for at styre lysdioder. De fleste af de faktiske strømkilder er lavet ved hjælp af elementer med kontrolleret modstand (f.eks. Det styres på en sådan måde, at spændingsfaldet på dette element også tvinger strømmen af den ønskede strøm gennem belastningen.
ulempen ved løsningen med det tabte element, der tvinger strømmen, er dens lave energieffektivitet. Spændingsfaldet ved kontrolelementet kan være ret signifikant, især for lave strømme. Derudover er denne måde at styre på, da den har brug for en analog indgang – f.eks. styrespænding – vanskelig at implementere i et digitalt system og kræver implementering af yderligere elementer såsom en digital-til-analog konverter.
pulsbreddemodulation er en metode til at reducere den gennemsnitlige effekt, der leveres af et elektrisk signal ved effektivt at skære signalet i separate dele, når det tændes og slukkes (uden overgangstilstande – som i en rektangulær bølgeform). Den gennemsnitlige værdi af spændingen (og strømmen), der påføres belastningen, styres ved hurtigt at tænde og slukke for en bestemt type nøgle mellem strømforsyningen og belastningen. Jo længere nøglen er tændt i forhold til off-perioder, desto større er den samlede effekt, der leveres til belastningen.
PMM-modulering er især velegnet til relativt inerte belastninger, såsom motorer, der ikke så let påvirkes af diskret omskiftning. De reagerer langsommere på grund af inerti. Koblingsfrekvensen skal være høj nok til ikke at påvirke belastningen. I tilfælde af RGB – LED ‘ er er det ikke selve modtageren – den lysemitterende diode-der er inert, men det menneskelige øje, som ikke opfatter blinkningen, fordi det gennemsnit lysintensiteten.
den hastighed (eller frekvens), hvormed nøglen skal skifte belastningen, kan variere betydeligt afhængigt af systemets belastning og anvendelse. I tilfælde af lysdioder afhænger den optimale frekvens også af den specifikke applikation. Den øvre frekvensgrænse er LED ‘ ens skiftehastighed. Skiftetiden for en typisk LED er mellem flere hundrede og flere tusinde nanosekunder, hvilket betyder at skifte frekvenser fra flere hundrede kiloherts til flere Megaherts. På den anden side defineres minimumskoblingsfrekvensen af det menneskelige øjes inerti. Med et bevægeligt objekt anvendes 200 HS som minimumskoblingsfrekvens for LED-kontrolnøglen.
den største fordel ved at bruge PMM-modulering er, at effekttabene i koblingsanordningerne er meget lave. Når kontakten er slukket, strømmer strømmen praktisk talt ikke, Og når nøglen er tændt, er spændingsfaldet på nøglen marginalt. Effekttab, som er et produkt af spændingsfald og strømstrøm, er derfor små i begge tilfælde. Derudover fungerer PCM meget godt med digitale kontroller, som på grund af deres natur – nul-en kontrol – nemt styrer nøglen.
hvad er en LED-og RGB LED-strimmel med integreret driver
LED-strimmel er et fleksibelt printkort, hvorpå overflademonterede lysemitterende dioder (SMD ‘ er) og andre komponenter, der er nødvendige til driften af dioderne, er loddet. Det er normalt udstyret med en klæbende bagside.
LED-strimler blev tidligere kun brugt i accentbelysning, baggrundsbelysning, opgavebelysning og dekorativ belysning. Takket være den øgede effektivitet af LED ‘ er og tilgængeligheden af mere kraftfulde produkter bruges LED-strimler nu som belysning med høj lysstyrke, der effektivt erstatter armaturer med fluorescerende eller halogenpærer.
populære LED strips fås også i en version med multi-farvede lysdioder: RGB. Sidstnævnte har en ekstra, hvid diode, der udsender hvidt lys af god kvalitet – du lærer mere om det senere i denne artikel. Det ville være kompliceret at kontrollere dem ved hjælp af eksterne drivere på grund af det store antal ledninger, der er nødvendige for at kontrollere den længere strimmel. Derfor bruges integrerede drivere ofte til denne type strimler.
Sådan styres LED-strimler
de fleste RGB LED strips er konstrueret ved hjælp af klassiske RGB LED ‘ er med fire ledninger – en fælles anode eller katode og en enkelt ledning for hver af farverne. Kabler kan ikke tilsluttes direkte til strømforsyningen, fordi en driver er nødvendig for en nem farveændring. Selvom en sådan løsning giver os mulighed for at kontrollere farven, skal brugeren huske, at hele strimlen udsender den samme farve, hvilket kan være en begrænsning med hensyn til dens anvendelse. En løsning, hvor integrerede drivere, som f.eks.
Det er også værd at nævne, at klassiske RGB LED-strimler styres anderledes end dem med drivere. Dette skyldes hovedsageligt, at i tilfælde af integrerede drivere ændres strukturen – kun en linje (DATA) bruges til at kontrollere og ikke tre separate linjer for hver farve. Du kan f.eks. bruge styringsløsninger baseret på Arduino her.
strimler med kredsløb fra denne gruppe kaldes normalt programmerbare eller smarte, mens føreren selv har form af et integreret kredsløb, der er designet til at styre LED ‘ er. Den indeholder en intern intelligent digital datalås til indgangsporten, sin egen individuelle adresse samt et strømstyringskredsløb. Det har også en præcis intern oscillator og en 12V spændingsregulator til lysdioder. For at reducere krusningen i systemet styres individuelle PVM-kanaler med et faseskift. Dette system bruger NSR-kommunikationstilstanden.
i NSR-systemet er Vs28h-familien af systemer forbundet i serie. DIN-stiften er datainputtet, og DO er output. Dataene leveres til DIN-stiften på den første driver i kæden. Dens gør er knyttet til DIN af den næste osv. Efter genstart af chippen modtager DIN-linjen data fra controlleren. Den første chip indsamler de første 24 bit data (tre gange 8 bit i tre farver) og sender dem derefter til den interne datalås. De resterende data sendes yderligere af Do-output.
DO-outputdataene bufferes af indbyggede digitale kredsløb, så den næste driver modtager en bølgeform af høj kvalitet. Dette øger chipets rækkevidde, da de eneste grænser for strimmelængde er den maksimale afstand mellem drivere og antallet af tilgængelige adresser.
når føreren låser dataene, genererer systemet passende PMM-styresignaler ved OUTR -, OUTG-og OUTB-udgangene, designet til at styre de røde, grønne og blå dioder på strimlen. Takket være muligheden for at adressere Vs28hv.kredsløbsfamilien er det muligt at indstille farven og lysstyrken på RGB-dioden individuelt, hvilket udvider anvendelsesområdet kraftigt. For eksempel i strimler, der bruger dette system, kan hver diode udsende en anden farve og med en anden intensitet, uanset de andre dioder på strimlen.
det er værd at nævne, at der også findes omfattende løsninger, der indeholder både RGB LED-strukturer og en integreret adresserbar driver i et hus, hvilket forenkler applikationen og reducerer den endelige cos. Sådanne dioder tilbydes både i en budgetversion af Verdensemi og i den version, der tilbydes af Liteon, med indlejrede dioder af høj kvalitet, der er kendetegnet ved høj repeterbarhed.
hvilken strimmel og hvilken controller skal du vælge?
mange forskellige RGB LED strips med integrerede drivere er tilgængelige på markedet. Disse er strimler med forskellige strøm-og LED-nummerindstillinger, som oversættes til forskellige lysstyrkeniveauer. Sådanne produkter spænder fra 30 til 144 LED ‘ er pr.meter og har en maksimal effekt på 36V til 86,4 V (pr. 1 meter strimmel).
RGB LED strips kan leveres med 5V, 12V eller 24V DC. Valget af en bestemt strimmel skal dikteres af den Forsyningsspænding, der er tilgængelig i det specifikke system. For eksempel vil astrip, der leveres med 5V, fungere perfekt til et mikrocontrollersystem, og i et industrielt system vil en strimmel, der leveres med 24V, være det bedste valg. Når du vælger LED-strimmel til industrielle applikationer, er det desuden værd at kontrollere produktets indgangsbeskyttelsesklasse. Hvis du vælger en IP65-klassificeret model, kan du regne med systemets pålidelighed, fordi denne klasse garanterer støvtæthed og beskyttelse mod fugt.
RGB eller RGB – Hvordan vælger man en passende LED?
en standard RGB LED strip bruger tre lysdioder (rød, grøn og blå). Det kan producere en bred vifte af farver, blande disse tre farver og give et næsten hvidt lys, men selv når alle tre lysdioder lyser til den maksimale lysstyrke, er den endelige farve langt fra perfekt. Derfor anvendes RGB + H LED-strimler, der bruger fire lysdioder: RGB LED og en ekstra hvid lysdiode.
selvom RGB LED ‘ er selv kan producere en farve svarende til hvid, giver den dedikerede hvide LED i strukturen en meget renere hvid tone og tillader brugen af en ekstra varm eller kold hvid chip. Derudover giver den hvide chip yderligere muligheder for at blande farver med RGB-chips, og på denne måde kan du skabe et imponerende udvalg af unikke nuancer.