RGB светодиод

Примечания

  1. , p. 19—20.
  2.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  3.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.


  4.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  5.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  6. Никифоров С. «S-класс» полупроводниковой светотехники // Компоненты и технологии : журнал. — 2009. — № 6. — С. 88—91.

  7. Трусон П. Халвардсон Э. Преимущества RGB-светодиодов для осветительных приборов // Компоненты и технологии : журнал. — 2007. — № 2.
  8. , p. 404.
  9. Никифоров С. Температура в жизни и работе светодиодов // Компоненты и технологии : журнал. — 2005. — № 9.

  10.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  11. Сян Лин Ун (Siang Ling Oon). Светодиодные решения для систем архитектурной подсветки // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2010. — № 5. — С. 18—20.

  12.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  13. . yujiintl.com. Дата обращения 3 декабря 2016.
  14. Туркин А. Нитрид галлия как один из перспективных материалов в современной оптоэлектронике // Компоненты и технологии : журнал. — 2011. — № 5.
  15.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  16.  (англ.). LEDs Magazine. Дата обращения 10 ноября 2012.
  17. Никифоров С., Архипов А. Особенности определения квантового выхода светодиодов на основе AlGaInN и AlGaInP при различной плотности тока через излучающий кристалл // Компоненты и технологии : журнал. — 2008. — № 1.

  18. Никифоров С. Теперь электроны можно увидеть: светодиоды делают электрический ток очень заметным // Компоненты и технологии : журнал. — 2006. — № 3.

  19.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  20.  (англ.). U.S. Department of Energy. Дата обращения 10 ноября 2012.

  21.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  22. , p. 61, 77—79.
  23.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  24.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  25.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  26. Туркин А. Полупроводниковые светодиоды: история, факты, перспективы // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2011. — № 5. — С. 28—33.
  27. , p. 424.
  28.  (англ.). Led Professional. Дата обращения 16 февраля 2013.

  29.  (англ.). www.cree.com. Дата обращения 31 мая 2017.
  30.  (англ.). Phys.Org. Дата обращения 10 ноября 2012.
  31.  (англ.). www.cree.com. Дата обращения 31 мая 2017.
  32.  (англ.). U.S. Department of Energy. Дата обращения 10 ноября 2012.
  33. Шаракшанэ А. Шкалы оценки качества спектрального состава света — CRI и CQS // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2011. — № 4.
  34.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  35. , p. 4—5.
  36. Н. П. Сощин. (february 1, 2010).
  37. О. Е. Дудукало, В. А. Воробьев. (may 31, 2011).
  38.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  39.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 30 ноября 2012.
  40.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  41.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  42.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  43.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  44.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.

  45.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 15 февраля 2013.
  46.  (англ.). LED Professional. Дата обращения 10 ноября 2012.
  47. Tim Whitaker.  (англ.) (December 6, 2002). Дата обращения 10 ноября 2012.
  48. , p. 426.

Перспективы развития технологии белых светодиодов

Маломощные белые светодиоды в пластиковом корпусе в налобном фонарике

Мощный белый светодиод 20 Вт и индикаторный красный светодиод 0,05 Вт

Технологии изготовления светодиодов белого цвета, пригодных для целей освещения, находятся в стадии активного развития. Исследования в этой области стимулируются повышенным интересом со стороны общества. Перспективы значительной экономии энергии привлекают инвестиции в сферу изучения процессов, развития технологии и поиска новых материалов. Судя по публикациям производителей светодиодов и сопутствующих материалов, специалистов в области полупроводников и светотехники, можно обозначить пути развития в этой области:

  • Исследования и поиск более эффективных и качественных люминофоров. Коэффициент преобразования люминофора влияет на общую эффективность светодиода, кроме того, спектр переизлучения во многом определяет качество излучаемого света. КПД самого на сегодняшний день популярного люминофора ИАГ составляет немногим более 95 %. Эффективность же других люминофоров, обеспечивающих лучший спектр белого света, существенно меньше. Получение более эффективного, долговечного и с нужным спектром люминофора является целью многочисленных исследований.
  • Комбинированные многокомпонентные светодиоды. Кроме комбинации полупроводниковых чипов различного цвета появляются светодиоды, содержащие несколько цветных чипов и люминофорный компонент. Результирующий многокристальный светодиод получается ярким и хорошего качества, но его стоимость пока высока.
  • Белые светодиоды на квантовых точках. Использование в качестве конвертора квантовых точек позволяет создать светодиод с хорошим качеством света, однако, эффективность такого метода пока невысока.
  • Увеличение эффективности полупроводниковых излучающих материалов. Самый большой резерв эффективности — светодиодный чип. Квантовый выход для большинства полупроводниковых структур не превышает 50 %. Пока что самый высокий уровень эффективности достигнут у красных светодиодов и составляет чуть больше 60 %.
  • Переход на более дешёвые полупроводниковые структуры. Эпитаксиальные структуры на базе нитрида галлия (GaN) традиционно выращивают на подложке из сапфира. Использование в качестве основы других материалов, например, карбида кремния, чистого кремния, оксида галлия, позволяет существенно снизить стоимость светодиода. Кроме попыток легирования нитрида галлия разными веществами, исследования ведутся с другими полупроводниковыми материалами — ZnSe, InN, AlN, BN.
  • Светодиоды без люминофора на базе эпитаксиальной структуры ZnSe на подложке ZnSe, активная область которой испускает голубой, а подложка одновременно (за счет того, что селенид цинка — эффективный люминофор сам по себе) — жёлтый свет.
  • Светодиоды с полупроводниковыми преобразователями излучения. Дополнительный слой полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоны способен поглотить часть световой энергии, что приводит к вторичному излучению в области меньших значений энергии.

История изобретения

Первые полупроводниковые излучатели красного цвета для промышленного использования были получены Н. Холоньяком в 1962 году. В начале 70-х годов появились светодиоды жёлтого и зелёного цвета свечения. Световой выход этих, в то время ещё малоэффективных, устройств к 1990 году достиг уровня в один люмен. В 1993 году Сюдзи Накамура, инженер компании Nichia (Япония), создал первый синий светодиод высокой яркости. Практически сразу появились светодиодные RGB-устройства, поскольку синий, красный и зелёный цвета позволяли получить любой цвет, в том числе и белый. Белые люминофорные светодиоды впервые появились в 1996 г. В дальнейшем технология быстро развивалась, и к 2005 году световая отдача светодиодов достигла значения 100 лм/Вт и более. Появились светодиоды с различными оттенками свечения, качество света позволило конкурировать с лампами накаливания и ставшими уже традиционными люминесцентными лампами. Началось использование светодиодных осветительных устройств в быту, во внутреннем и уличном освещении.

Мощный RGB контроллер светодиодной ленты

Итак, кратко о мотивах создания этого проекта. Как я ранее говорил в статье “Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками”, в заводском китайском RGBконтроллере (т.е. оригинальном) очень сильно греются выходные силовые ключи (полевые транзисторы), реально можно обжечь пальцы. Речь идёт о работе на максимальной яркости, когда все три канала работают на полную; в данном случае это будет белый цвет свечения.

Замеры тока показали, что в таком режиме китайский RGB контроллер потребляет 1,2 ампера. Казалось бы ерунда, всего 1,2А*12В=14Ватт, но сука греется. Ок. Собираем свой вариант контроллера (ATtiny2313 + IRFZ44Nна выходе) и испытываем чувство, что нас, мягко говоря, обманывают. Блок питания уходит в защиту. Снимаем защиту, измеряем ток = 2,2 ампера. Прикольно 2,2А*12В=26,4Ватт. Видимо китайский контроллер выдаёт ШИМ на силовые ключи не на всю ширину. Визуально с ATtiny2313 + IRFZ44N лента светится ярче.

Продолжаем изыскания. Подключаем 5 метров ленты к ATtiny2313 + IRFZ44N и гоняем. Всё прекрасно, ключи без радиатора немного теплые. Подключаем последовательно еще одну ленту и наблюдаем, что подключенный кусок изменил оттенок и равномерно снижается яркость по всей длине (на участке от 5 до 10 метров). Измеряем напряжение на конце ленты; напряжение упало с 12 вольт до 9,1 вольт. Очевидно, что ленты надо подключать в параллель, хотя я предполагал, что светодиоды в самой ленте и так подключены в параллель. Неудобняк, но других вариантов нет.

Включаем в параллель три рулона по 5 метров. Включилось, работает. Но сука греется. Можно радиатор поставить, но всё равно, нагрев убедительный. Чешем репу и делаем следующее.

В этом контроллере умощненные выхода. Также облегчили режим работы стабилизатора на 5 Вольт.

В общем всё довольно просто. Транзисторы BD139-BD140 можно заменить на КТ815-КТ814 и аналогичные.
При прошивании микроконтроллера ATtiny2313 устанавливаются следующие фьюзы.

Печатная плата изготавливается методом ЛУТ.

Ну и к слову говоря, на основе этой схемы можно сделать простой RGBусилитель, для объединения лент в последовательные или параллельные цепочки. Некоторые схемы последовательного и параллельного включения RGBусилителей смотри в файле RGB-amplifier.pdf

Файлы:

Проект “Многоцветная светодиодная подсветка или RGB-контроллер своими руками”
Проект “Контроллер RGB ленты с дистанционным управлением 433 МГц”

 Полезные ссылки:Попробуй сделать печатную плату на кухнеСобери себе подходящий программаторУзнай как прошить микроконтроллер прошивкойНаучись программировать и делать прошивкиЗадай вопрос или найди ответ в форуме

RGB-светодиоды

Типичный спектр RGB-светодиода

RGB-светодиод в пластиковом корпусе. 1 общий вывод катода и 3 вывода анодов от кристаллов разного цвета свечения

Белый свет может быть создан путём смешивания излучений светодиодов различного цвета. Наиболее распространена трихроматическая конструкция из красного (R), зелёного (G) и синего (B) источников, хотя встречаются бихроматические, тетрахроматические и более многоцветные варианты. Многоцветный светодиод, в отличие от других RGB полупроводниковых излучателей (светильники, лампы, кластеры), имеет один законченный корпус, чаще всего аналогичный одноцветному светодиоду. Светодиодные чипы располагаются рядом друг с другом и используют одну общую линзу и отражатель. Поскольку полупроводниковые чипы имеют конечный размер и собственные диаграммы направленности, такие светодиоды чаще всего имеют неравномерные угловые цветовые характеристики. Кроме того, для получения правильного соотношения цветов зачастую недостаточно установить расчётный ток, поскольку световая отдача каждого чипа неизвестна заранее и подвержена изменениям в процессе работы. Для установки нужных оттенков RGB-светильники иногда оснащают специальными регулирующими устройствами.

Спектр RGB-светодиода определяется спектром составляющих его полупроводниковых излучателей и имеет ярко выраженную линейчатую форму. Такой спектр сильно отличается от спектра солнца, следовательно индекс цветопередачи RGB-светодиода невысок. RGB-светодиоды позволяют легко и в широких пределах управлять цветом свечения путём изменения тока каждого светодиода, входящего в «триаду», регулировать цветовой тон излучаемого ими белого света прямо в процессе работы — вплоть до получения отдельных самостоятельных цветов.

Многоцветные светодиоды имеют зависимость световой отдачи и цвета от температуры за счёт различных характеристик составляющих прибор излучающих чипов, что сказывается в незначительном изменении цвета свечения в процессе работы. Срок службы многоцветного светодиода определяется долговечностью полупроводниковых чипов, зависит от конструкции и чаще всего превышает срок службы люминофорных светодиодов.

Многоцветные светодиоды используются в основном для декоративной и архитектурной подсветки, в электронных табло и в видеоэкранах.

Схема и подключение RGB-светодиодных лент

Для того чтобы самостоятельно установить RGB-светодиодную ленту с контроллером и пультом, необходим паяльник – остальные инструменты должны прилагаться.

Итак, для установки устройства необходимы:

Контроллер и пульт управления. Это устройство, управляющее режимами, яркостью свечения и цветом подсветки.
Блок питания, который может иметь напряжение двенадцать или двадцать четыре вольта

Обратите внимание на мощность этого устройства. Для того чтобы ее вычислить, значение мощности одного метра ленты умножается на длину используемого осветительного прибора и коэффициент запаса.
Коннекторы

Их можно использовать в том случае, если нет паяльника. После разрезания ленты коннектор поможет соединить части воедино.

RGB светодиодСхема монтажа RGB-светодиодной ленты

Для того чтобы выполнить подключение, нужно выполнить следующие действия:

  1. Подготовьте поверхность. Для этого в том месте, где будет находиться источник света, поверхность необходимо выровнять и воспользоваться растворителем для того, чтобы избавиться от возможного жира. Если поверхность металлическая, проложите электроизоляционный материал между поверхностью и светодиодной лентой.
  2. Крепление устройства. Все ленты имеют клейкую поверхность. С нее нужно снять защитное покрытие и прикрепить в нужное место, при этом радиус изгиба не должен быть больше двух сантиметров, иначе это может вызвать повреждение конструкции. Если ленту приходится разрезать, делать это нужно по специальным меткам, для соединения же используют паяльник или коннектор.
  3. Собирание цепи. Прежде всего с блоком питания соединяются провода светодиодной ленты. При этом при подключении нужно учитывать полярность, иначе составные части конструкции выйдут из строя. Если лента цветная, подключаем ее также к трехканальному контроллеру. Лента крепится красным проводом в разъем «R», зеленым к «G», синим к «B», а четвертый провод подключается к клемме.

Если вы присоединили провода неправильно или перепутали полярность, светодиодная лента либо совсем не будет освещать поверхность, либо при нажатии на пульте определенного цвета она будет светиться по-другому.

RGB-лента с контроллером и пультом имеет свои неоспоримые преимущества:

  • простой монтаж;
  • экономия электричества, а значит и финансов;
  • можно установить ленту той длины, которая вам необходима, благодаря возможности разрезать изделие;
  • высокий КПД;
  • не выделяет ультрафиолета;
  • устойчива к перепадам напряжения;
  • безопасна для здоровья;
  • прослужит очень долго.

Недостатком таких устройств является разве что их стоимость. Поэтому их редко используют в качестве основного источника света. Чаще все же при помощи многоцветных лент создают декоративную подсветку предметов, ведь довольно дорого будет создать равномерное и достаточное освещение помещения.

Применение светодиодной ленты расширяет дизайнерские возможности и позволяет достаточно просто осуществить изысканную подсветку, которая повысит интерьерную эстетику и обеспечит существенное энергосбережение.

Список источников

  • LampaGid.ru
  • labkit.ru
  • wikiredia.ru
Читайте так же:  Онлайн помощник домашнего мастераБлок питания на 12 вольт
Ссылка на основную публикацию