Caractéristiques des LED RVB
L'éclairage à changement de couleur est spectaculaire. Il est utilisé pour les objets publicitaires, l'éclairage décoratif des objets architecturaux, lors des différents spectacles et événements publics. Une façon de mettre en œuvre un tel éclairage est l'utilisation de LED tricolores.
Qu'est-ce qu'un RGB-LED
Les dispositifs conventionnels à semi-conducteurs électroluminescents comportent une seule jonction p-n dans un boîtier unique ou une matrice de plusieurs jonctions identiques (Technologie COB). Cela permet de produire une seule couleur à un moment donné, soit directement à partir de la recombinaison des porteurs principaux, soit à partir de la luminescence secondaire du phosphore. La seconde technologie a donné aux développeurs un large éventail de possibilités pour choisir la couleur de la luminescence, mais le dispositif ne peut pas changer la couleur du rayonnement pendant le fonctionnement.
La LED RVB contient trois jonctions p-n dans un seul boîtier avec des couleurs de luminescence différentes :
- Rouge ;
- vert; ;
- Bleu.
L'abréviation des noms anglais de chaque couleur et a donné le nom de ce type de LED.
Types de LED RVB
Les LED tricolores, de par la façon dont les cristaux sont connectés à l'intérieur du boîtier, sont divisées en trois types :
- avec une anode commune (ont 4 broches) ;
- Avec une cathode commune (ont 4 broches) ;
- avec des éléments séparés (ont 6 broches).
La conception de la DEL dépend de la manière dont l'appareil est contrôlé.
Selon le type de lentille, les LEDs peuvent être :
- avec une lentille transparente ;
- avec une lentille dépolie.
Pour les éléments RVB avec une lentille transparente, des diffuseurs de lumière supplémentaires peuvent être nécessaires pour produire des couleurs mélangées. Sinon, les couleurs individuelles sont visibles.
Principe de fonctionnement
Les LED RVB fonctionnent sur le principe du mélange des couleurs. L'éclairage contrôlé d'un, de deux ou de trois éléments permet d'obtenir des couleurs différentes.
En commutant les cristaux individuellement, on obtient trois couleurs correspondantes. La commutation par paire permet d'obtenir la luminescence :
- Les jonctions p-n rouge+verte donneront éventuellement une couleur jaune ;
- bleu+vert donnera du turquoise ;
- rouge+bleu produit du violet.
L'inclusion de ces trois éléments produit du blanc.
Il est beaucoup plus facile de mélanger les couleurs dans des proportions différentes. Cela peut se faire en contrôlant séparément la luminosité de chaque cristal. Pour ce faire, le courant traversant les LED doit être réglé individuellement.
Diagramme de contrôle et de connexion des LED RVB
Les LED RVB sont contrôlées de la même manière que les LED classiques, c'est-à-dire en appliquant une tension directe entre l'anode et la cathode et en générant un courant à travers une jonction p-n. Il est donc nécessaire de connecter l'élément tricolore à l'alimentation électrique via des résistances de ballast - chaque cristal via sa propre résistance. Pour calculer Elle peut être calculée à partir du courant nominal de l'élément et de la tension de fonctionnement.
Même lorsqu'ils sont combinés dans le même boîtier, les différents cristaux peuvent avoir des paramètres différents, ils ne doivent donc pas être connectés en parallèle.
Les caractéristiques typiques d'un dispositif tricolore à faible puissance d'un diamètre de 5 mm sont présentées dans le tableau ci-dessous.
| Rouge (R) | Vert (G) | Bleu (B) | |
| Tension continue maximale, V | 1,9 | 3,8 | 3,8 |
| Courant nominal, mA | 20 | 20 | 20 |
Il est évident que le cristal rouge a une tension continue deux fois plus faible que les deux autres. La connexion des éléments en parallèle entraînera une luminosité différente ou la défaillance d'une ou de toutes les jonctions pn.
La connexion constante à une alimentation électrique ne permet pas d'exploiter tout le potentiel de la cellule RVB. En mode statique, un dispositif tricolore se comporte simplement comme un dispositif monochrome, et coûte beaucoup plus cher qu'une LED classique. Le mode dynamique, qui permet de contrôler la couleur de l'éclat, est donc beaucoup plus intéressant. Ceci est mis en œuvre au moyen d'un microcontrôleur. Ses sorties fournissent dans la plupart des cas un courant de sortie de 20 mA, mais cela doit être vérifié dans la fiche technique à chaque fois. Connectez la LED aux ports de sortie avec une résistance de limitation de courant. Variante de compromis lors de l'alimentation de la puce à partir de 5 V - résistance de 220 Ohm.
Les éléments avec des cathodes communes sont contrôlés par l'envoi d'une unité logique à la sortie, avec des anodes communes - logique zéro. Il est facile de changer la polarité du signal de commande par logiciel. Les LED avec des sorties séparées peuvent être connecter à et peuvent être contrôlés de quelque manière que ce soit.
Si les sorties du microcontrôleur ne sont pas dimensionnées pour le courant nominal de la LED, les LED doivent être connectées via des commutateurs à transistor.
Dans ces circuits, les deux types de DEL sont allumés en appliquant un niveau positif aux entrées de la touche.
Il a été mentionné que la luminosité est contrôlée en modifiant le courant qui traverse l'élément émetteur de lumière. Les broches numériques du microcontrôleur ne peuvent pas contrôler directement le courant car elles ont deux états - haut (correspondant à la tension d'alimentation) et bas (correspondant à une tension nulle). Il n'y a pas de positions intermédiaires, donc d'autres moyens de régulation du courant sont utilisés. Par exemple, la méthode de modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour la modulation du signal de commande. L'idée est que la LED n'est pas alimentée par une tension constante, mais par des impulsions d'une certaine fréquence. Le microcontrôleur, en fonction du programme, modifie le rapport entre l'impulsion et la pause. Cela modifie la tension moyenne et le courant moyen à travers la LED alors que l'amplitude de la tension reste inchangée.
Il existe des contrôleurs spécialisés qui sont conçus spécifiquement pour contrôler l'éclairage des LED tricolores et qui sont vendus dans le commerce. Ils utilisent également la méthode PWM.
Pinout
Si une nouvelle DEL non soudée est présente, l'affectation des broches peut être déterminée visuellement. Pour l'un ou l'autre type de connexion (anode commune ou cathode commune), le fil connecté aux trois éléments a la plus grande longueur. Si vous tournez le boîtier de manière à ce que la jambe la plus longue se trouve sur le côté gauche, le fil "rouge" se trouve sur la gauche et le fil "vert" se trouve d'abord sur le côté droit, puis le fil "bleu". Si la DEL était déjà utilisée, ses broches peuvent avoir été raccourcies arbitrairement et vous devrez recourir à d'autres méthodes pour déterminer le brochage :
- Il est possible de déterminer le fil commun à l'aide d'une un multimètre. Mettez l'appareil en mode de test de diode et connectez les bornes de l'appareil à la broche commune supposée et à toute autre broche, puis inversez la polarité (comme dans un test normal de jonction de semi-conducteurs). Si le fil commun présumé est correct, le testeur affichera une résistance infinie dans un sens et une résistance finie dans l'autre sens (la valeur exacte dépend du type de LED). Si dans les deux cas, l'écran du testeur affiche un signal de rupture, alors la sortie est erronée et il est nécessaire de répéter le test avec l'autre jambe. Il peut arriver que la tension d'essai du multimètre soit suffisante pour enflammer le cristal. Dans ce cas, vous pouvez également vérifier si l'affectation des broches est correcte grâce à la couleur de la jonction p-n qui brille.
- Une autre façon de procéder consiste à appliquer une alimentation à la broche commune supposée et à toute autre branche de la DEL. Si le point commun est correctement choisi, vous pouvez le vérifier en observant la lueur du cristal.
Important ! Lors d'un test avec une alimentation électrique, la tension doit être augmentée en douceur à partir de zéro et ne pas dépasser 3,5-4 V. Si aucune source régulée n'est disponible, la LED peut être connectée à la sortie de tension continue via une résistance de limitation de courant.
Avec des LED à sorties séparées, l'affectation des broches se résume à trouver la polarité et la disposition des cristaux par couleur. Cela peut également être fait en utilisant les méthodes énumérées.
Il est utile de se familiariser avec eux :
Avantages et inconvénients des LED RVB
Les LED RVB présentent tous les avantages des éléments émetteurs de lumière à semi-conducteurs. Ils sont peu coûteux, d'une grande efficacité énergétique, d'une longue durée de vie, etc. L'un des avantages distinctifs des LED tricolores est la possibilité d'obtenir presque toutes les nuances de lueur de manière simple et à faible coût, ainsi que le changement de couleur dans le temps.
Le principal inconvénient des LED RVB est l'impossibilité de produire une couleur blanche pure en mélangeant les trois couleurs. Il faudrait pour cela sept nuances (à titre d'exemple, l'arc-en-ciel - ses sept couleurs sont le résultat du processus inverse : la décomposition de la lumière visible en ses composants). Cela impose des restrictions à l'utilisation de luminaires tricolores comme éléments d'éclairage. Pour compenser quelque peu cette caractéristique désagréable, le principe RGBW est utilisé dans la création de bandes LED. Pour chaque LED tricolore est installé un élément de lueur blanche (due au phosphore). Mais le coût d'un tel dispositif d'éclairage augmente sensiblement. Il y a aussi des LEDs RGBW. Ils ont quatre cristaux installés dans le corps - trois pour les couleurs originales, le quatrième - pour produire la lumière blanche, il émet de la lumière à travers le phosphore.
Durée de vie
La durée de vie d'un dispositif à trois cristaux est déterminée par le MTBF de l'élément le plus court. Dans ce cas, il est approximativement le même pour les trois jonctions p-n. Les fabricants revendiquent une durée de vie de 25 000 à 30 000 heures pour les éléments RVB. Mais ce chiffre est à prendre avec précaution. La durée de vie annoncée est équivalente à 3-4 ans de fonctionnement continu. Il est peu probable qu'un fabricant ait effectué des tests de durée de vie (et même dans divers modes thermiques et électriques) pendant une période aussi longue. Pendant ce temps, de nouvelles technologies apparaissent, les tests doivent être recommencés - et ainsi de suite à l'infini. La période de garantie est beaucoup plus informative. Elle est de 10 000 à 15 000 heures. Tout ce qui va au-delà relève au mieux de la modélisation mathématique, au pire du pur marketing. Le problème est que les LED courantes et bon marché ne comportent généralement pas d'informations sur la garantie du fabricant. Mais vous pouvez viser 10 000 à 15 000 heures et garder à peu près la même quantité en tête. Au-delà, c'est une question de chance. Une dernière chose : la durée de vie dépend beaucoup des conditions thermiques pendant le fonctionnement. Par conséquent, le même élément dans des conditions différentes durera plus ou moins longtemps. Pour prolonger la durée de vie des LED, il est nécessaire de prêter attention à la dissipation de la chaleur, de ne pas négliger les radiateurs et de créer les conditions d'une circulation naturelle de l'air, et dans certains cas de recourir à une ventilation forcée.
Mais même l'échelle de temps réduite est de quelques années de fonctionnement (car les LED ne fonctionnent pas sans pause). L'avènement des LED tricolores permet donc aux concepteurs d'utiliser largement les semi-conducteurs dans leurs idées, et aux ingénieurs de mettre en œuvre ces idées "en fer".
