RGB LEDストリップのインストールとプログラミング
発光ダイオード（またはLed）は、白熱電球、ハロゲンランプ、蛍光灯などの標準的な電灯源に取って代わることがますます多くなっています。 まず第一に、彼らははるかにエネルギー効率が良いですが、彼らはまた、他の多くの利点を持っています。
この記事では、次のことを学びます:
- LEDとは何ですか、
- RGBダイオードのアプリケーションは何ですか、
- ダイオードの明るさを設定する方法、
- LEDとRGB LEDストリップとは何ですか、
- LEDストリップを制御する方法、
- どのストリップとどのコントローラを選択するか、
- 適切なledを選択する方法。
Ledは、多くの場合、白色ダイオードの広い範囲を装備した照明システムで使用されています。 但し、ますます頻繁に色LEDsが人目を引く視覚効果の内部を照らすのに使用されています。 このタイプの最も先進的な解決は色が滑らかに制御することができるがまた可視スペクトルのほとんどあらゆる色に置くRGBのダイオードである。 これらについて知るべき多くは何であるか。
LEDとは何ですか？
発光ダイオード（Led）は、電流が流れると発光する半導体光源です。 半導体中の電子は電子正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出する。 この効果はエレクトロルミネッセンスと呼ばれます。
放射される光の色は光子のエネルギーに対応し、電子が半導体のバンドギャップを横切るのに必要なエネルギーによって決定されます。 バンドギャップは時々エネルギーギャップと呼ばれ、あらゆる半導体の重要な面である–従ってダイオードの色は構造に使用される材料によって決まる。
Ledは1962年に市販された電子部品として市場に登場しました。 当初、彼らは低強度の赤外光を放出しました。 赤外線LEDsはリモート-コントロール回路で主に、例えば使用されます。 家電で。 最初の可視光Ledも低強度であり、赤色に限定されていました。 それらはリン化ガリウム（GaP）およびアルミニウムガリウム砒素（AlGaAs）のような材料から製造された
現代LEDsは低負荷の費用のための多くのライトを発生させることを意味する高い放出出力が付いている目に見える、紫外および赤外の波長を渡って利用できる。 これらの現代的なプロダクトは望ましい色の範囲によっていろいろsemiconductive材料から、なされる。 赤色ダイオードは、GaPまたはAlGaAsで作られたものよりも効率的になるリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）を使用して製造されています。 一方、青と緑のダイオードの部品は、主に窒化ガリウム（GaN）と窒化インジウムガリウム（InGaN）から製造されています。 インジウムの量は色を決定します–インジウムが多いほど、波長が長くなります（緑など）。
RGBダイオードの用途は何ですか？
RGBは、赤、緑、青（省略名が示すように）のライトをさまざまな方法で組み合わせて幅広い色を再現する加法色モデルです。RGBカラーモデルの主な用途は、テレビやコンピュータなどの電子システムで画像を検出、表現、表示することですが、アナログ写真でも使用されています。 しかし、今日では、照明システムでもますます使用されています。 電子時代の前に、RGBカラーモデルはすでに人間の色の知覚に基づいた確かな理論を持っていました。
LED光源からの赤、緑、青の光を混合して白色光を生成するには、色のブレンドを制御するための専用の電子回路が必要であり、異なるダイオードはわずかに異なる発光パターンを有するため、RGB光源が単一のパッケージに含まれていても、画角に応じて色のバランスが変化する可能性があるため、RGBダイオードはほとんど白色照明を生成するために使用されない。 それにもかかわらず、この方法に異なった色および高エネルギーの効率を混合する柔軟性のために多くの適用がある。
多色Ledはまた、異なる色の光を作成する新しい方法を提供します。 ほとんどの知覚可能な色は、赤、緑、青の3つの原色の異なる量を混合することによって形成することができます。 これは色の表示の精密な、動的制御を可能にする。 しかし、照明システムでの正確なカラーディスプレイにRGB Ledを使用することの問題は、温度の変化が部品として使用される半導体のエネルギーギャップを変化させるという事実に関連しています。 その結果、個々のダイオード（赤、緑、青）の色放出の変化がRGB構造で発生します。 これは、低消費電力ダイオードの場合には問題ではありません。
ダイオードの明るさ–パルス幅変調の設定方法
エレクトロルミネッセンスダイオードの発光の明るさは、それを流れる電流に依存します。 これは、しかし、方法のvaietyで制御することができます。 最も簡単な2つの方法は、制御された電流源またはPWM変調器を使用することです。
電流源は、その電圧に依存しない電流を供給または吸収する電子回路です。 独立した電流源は定電流を供給し、依存した電流源は他の電圧または回路電流に比例する電流を供給します。 したがって、Ledを制御するためには、依存源が必要である。 実際の電流源のほとんどは、制御された抵抗の要素（例えば、MOSFETトランジスタ）を使用して作られています。 これは、その要素の電圧降下が負荷を通る所望の電流の流れを強制するように制御される。
流れを強制する非可逆要素を持つ解の欠点は、エネルギー効率が低いことです。 制御素子の電圧降下は、特に低電流の場合には非常に重要になります。 さらに、この制御方法は、アナログ入力（制御電圧など）を必要とするため、デジタルシステムでは実装が困難であり、デジタル–アナログコンバータなどの追
PWM、またはパルス幅変調は、それがオンとオフ（任意の遷移状態なし–矩形波形のように）されたときに効果的に別々の部分に信号を切断することにより、電気 負荷に印加される電圧（および電流）の平均値は、電源と負荷との間の特定のタイプのキーを迅速にオン/オフすることによって制御されます。 オフ期間に比べてキーがオンになる時間が長いほど、負荷に供給される総電力が大きくなります。
PWM変調は、ディスクリートスイッチングの影響を受けにくいモータなど、比較的不活性な負荷に特に適しています。 彼らは慣性のためによりゆっくりと反応する。 PWMスイッチング周波数は、負荷に影響を与えないように十分に高くなければなりません。 RGB Ledの場合、不活性であるのは受信機自体ではなく、光強度を平均化するため、点滅を知覚しない人間の目です。
キーが負荷を切り替える必要がある速度（または周波数）は、システムの負荷およびアプリケーションによってかなり異なる場合があります。 LEDsの場合には、最適頻度はまた特定の適用によって決まる。 上限の周波数制限は、LEDのスイッチング速度です。 典型的なLEDのスイッチング時間は数百から数千ナノ秒の間であり、これは数百キロヘルツから数メガヘルツへのスイッチング周波数に変換される。 一方、最小スイッチング周波数は、人間の目の慣性によって定義されます。 移動目的によって、200のHzはLEDの制御キーのために最低の切換えの頻度として使用される。
PWM変調を使用する主な利点は、スイッチングデバイスの電力損失が非常に低いことです。 スイッチがオフになると、電流は実質的に流れず、キーがオンになると、キーの電圧降下は最小限に抑えられます。 したがって、電圧降下と電流の流れの積である電力損失は、どちらの場合も小さくなります。 さらに、PWMは、その性質のためにデジタル制御、と非常によく動作します–ゼロワン制御-簡単にキーを制御します。
LEDおよびRGB LEDストリップとは何ですかドライバ内蔵
LEDストリップは、表面実装発光ダイオード（Smd）およびダイオードの動作に必要なその他の部品 それは通常付着力の裏付けが装備されています。
LEDストリップは、過去にはアクセント照明、バックライト、タスク照明、装飾照明にのみ使用されていました。 Ledの効率の向上とより強力な製品の入手可能性のおかげで、LEDストリップは、蛍光灯またはハロゲン電球で照明器具を効果的に置き換える高輝度
普及したLEDのストリップは多色刷りLEDsとの版でまた利用できる:RGB、RGBW。 後者には、良質の白色光を放出する追加の白色ダイオードがあります。 外部ドライバの助けを借りてそれらを制御することは、長いストリップを制御するために必要なリード数が多いため複雑になります。 そのため、このタイプのストリップには統合されたドライバがよく使用されます。
LEDストリップを制御する方法
ほとんどのRGB LEDストリップは、4つのリード線を持つ古典的なRGB Ledを使用して構築されています–共通の陽極または陰極および各色の1つのリード。 ケーブルは電源に運転者が容易な色の変更に必要であるので直接接続することができない。 そのような解決が私達が色を制御することを可能にするがユーザーは使用の点では限定である場合もある全ストリップが同じ色を出すことを覚え 最近では、Rbg Ledに加えて、Worldsemi Ws28Xxファミリのチップなどの統合ドライバをストリップに使用するソリューションが普及しています。
古典的なRGB LEDストリップは、ドライバを持つものとは異なる制御されていることにも言及する価値があります。 これは主に、統合されたドライバの場合、構造が変化するという事実によるものです–制御に使用されるのは1つの行（データ）だけであり、各色の3つの別々の行ではありません。 ここでは、Arduinoに基づく制御ソリューションを使用できます。
このグループの回路を備えたストリップは、通常、プログラマブルまたはスマートと呼ばれ、ドライバ自体はLedを制御するように設計された集積回路の形をしています。 それは力のコントローラー回路と同様、入力ポート、自身の個々の住所のための内部理性的なデジタルデータの掛け金を、含んでいる。 それはまたLEDsのための精密な内部発振器そして12V電圧安定器を有する。 システム内のリップルを低減するために、個々のPWMチャンネルは位相シフトで制御されます。 このシステムはNZR通信モードを使用します。
Nzrシステムでは、Ws28Xxファミリのシステムが直列に接続されています。 DINピンはデータ入力で、DOは出力です。 データはチェーン内の最初のドライバのDINピンに供給されます。 そのDOは次のものなどのDINに取り付けられています。 チップを再起動した後、DINラインはコントローラからデータを受信します。 最初のチップは、最初の24ビットのデータ（3色の場合は8ビットの3倍）を収集し、それらを内部データラッチに送信します。 残りのデータは、DO出力によってさらに送信されます。
DO出力データは内蔵のデジタル回路によってバッファされるため、次のドライバは高品質の波形を受信します。 ストリップ長の唯一の制限は、ドライバ間の最大距離と使用可能なアドレス数であるため、これによりチップの範囲が増加します。
ドライバがデータをラッチすると、システムはoutr、OUTG、OUTB出力に適切なPWM制御信号を生成し、ストリップ上の赤、緑、青のダイオードを制御するように設計され 回路、のWs28Xxの系列に演説する可能性のおかげでrgbのダイオードの色そして明るさをそれぞれ置くことは可能である応用範囲を非常に拡大する。 たとえば、このシステムを使用するストリップでは、ストリップ上の他のダイオードに関係なく、各ダイオードは異なる色と異なる強度で放出するこ
RGB LED構造とアドレス指定可能なドライバの両方を一つのハウジングに含む包括的なソリューションもあり、アプリケーションを簡素化し、最終的なcosを削減することができることに言及する価値があります。 そのようなダイオードはWorldsemiによって予算版と高い反復性によって特徴付けられて最上質の埋め込まれたダイオードがLiteonによって、提供される版で両方提
どのストリップとどのコントローラを選択するのですか？
ドライバを内蔵した多くの異なるRGB LEDストリップが市販されています。 これらは異なった明るさのレベルに翻訳する異なった力およびLED数選択のストリップである。 そのような製品は30からメートルごとの144のLEDsまで及び、36Wに86.4Wの最高の出力を備えている（ストリップの1メートルごとに）。
RGB LEDストリップは、5V、12Vまたは24V DCで供給することができます。 特定のストリップの選択は、特定のシステムで利用可能な電源電圧によって決定される必要があります。 たとえば、マイクロコントローラシステムの場合、5Vで供給されたastripは完全に動作し、産業用システムでは24Vで供給されたストリップが最良の選択 さらに、産業用のLEDストリップを選択するときは、製品の進入保護クラスを確認する価値があります。 IP65定格モデルを選択した場合、このクラスは防塵性と湿気に対する保護を保証するため、システムの信頼性を考慮することができます。
RGBまたはRGBW–適切なLEDを選択するには？
標準的なRGB LEDストリップは、三つのLed（赤、緑、青）を使用しています。 それはこれらの3色を混合し、ほとんど白色光を与える色の広い範囲を作り出すことができます3つのLEDsすべてが最高の明るさについている時 したがって、4つのLedを使用するRGB+W LEDストリップが適用されます: RGB LEDおよび付加的な白色発光ダイオード。
RGB Led自体は白に似た色を生成することができますが、構造内の専用の白色LEDはより純粋な白色トーンを提供し、追加の温白色または冷白色チップを使 さらに、白い破片はRGBの破片と色を混合するために付加的な可能性を提供しこのように独特な陰の印象的な範囲を作成できる。