Принцип работы и схемы подключения двухцветных светодиодов

Само название — двухцветный светодиод основано на том, что чип способен светиться двумя цветами. Ярким примером такого типа диодов — зарядка мобильного телефона, зарядка аккумуляторных батарей, где индикатор во время зарядки светится красным цветом, по мере наполнения зарядом аккумулятора цвет меняется на зеленый.

[contents]

Двухцветные светодиоды подразделяются на несколько типов. Наиболее распространенные — трехвыводные светодиоды. В одном корпусе интегрированы два светодиода зеленого и красного свечения.

—> —> Двухцветный светодиод с двумя выводами

Двухцветные светодиоды имеют два вывода. Изменение цвета происходит в зависимости от того, в какую сторону течет ток. схема управления двухцветными светодиодами представлена ниже.

Правильное соединение двухцветного светодиода

Диоды соединены параллельно.При протекании тока в одном направлении второй диод запирается и не светится. В случае обратного протекания тока свечение происходит наоборот. При использовании ШИМ контроллера можно зажигать сразу оба светодиода, в результате смешения цветов получится желтый, либо несколько других оттенков.

Не смотря на то, что на данной схеме мы видим всего два диода, в некоторых инструкциях его принято называть трехцветным. Такие диоды имеют три вывода. Такое деление — условное, поэтому заострять на этом внимание не следует.

Область применения двухцветных светодиодов

Светодиод на 2 цвета — это интегрированная сборка с двумя светоизлучающими кристаллами на одной подложке. Несмотря на довольно ограниченный спектр излучения, светодиоды на 2 цвета нашли широкое применение в:

• приборостроении, как двухцветный светодиод 5мм, использующийся в качестве индикатора;
• рекламном бизнесе для привлечения внимания потребителя;
• декорировании помещений, используя возможности игры света;
• современных средствах сигнализации, как, например, мигалка на двухцветном светодиоде, светофоры;
• тюнинговании автомобилей;

Эти приборы широко применяются в системах сигнализации, индикации и визуального оформления. 2- х цветное LED освещение активно используется в создании электронных табло и указателей. Кроме того, двухцветный светодиод применяется в качестве индикатора вращения электродвигателя, работающего на постоянном токе, демонстрируя в какую сторону идет вращение.

Cветодиод на 2 цвета – это два обычных светодиода в одном корпусе. У него две ноги и каждая одновременно является катодом светодиода одного цвета и анодом другого цвета. Поэтому от того в каком направлении через двухцветный диод движется ток зависит каким цветом будут светиться лампы. Для такого LED необходим только один резистор. Двухцветные светодиоды менее популярны, чем трехцветные. Примером светодиода на 2 цвета является зарядка для мобильного устройства и аккумуляторной батареи, когда лампочка индикатора в момент зарядки светится красным, а после зарядки батареи свет меняется на зеленый.

В автомобилях LED лампы используются там, где требуется 2 цвета в фаре, когда одна лампа одновременно выполняет роль габарита и поворотника. Габариты при этом будут красные, а поворотники — желтыми.

Как подключить двухцветный светодиод?

Подключение светодиодов к цепи требует подключения балластного сопротивления, которое встроено в современные светодиоды. Ограничивая ток в цепи, подключение светодиода возможно с напряжением в сети 220В.

Основные выводы

Использование RGB светодиодов постоянно расширяется. Они выполняют различные задачи:

• создание динамичных световых эффектов;
• украшение зданий, сооружений, интерьеров;
• подсветка и акцентирование рекламных конструкций;
• оформление массовых мероприятий, концертов, представлений.

Область использования RGB светодиодов увеличивается и активно развивается. Возникают новые варианты подсветки. Разpaбатываются программные пакеты для использования в микроконтроллерах. Свои способы использования RGB светодиодов излагайте в комментариях.

Схемы подключения двухцветных светодиодов

Чтобы сделать электроприбор своими руками, необходимо знать, как подключить двухсветный светодиод. Самый простой (но не совсем правильный) вариант – подключаем питания к ножкам через резистор и определяем циклов включения/выключения.

Чтобы добавить к схеме резистор, необходимо рассчитать значения его сопротивления и мощности.

С 2015 года ГОСТом 29433-2014 определены новые параметры напряжения электросети:

• номинальное 230 В;
• минимальное 207 В, под нагрузкой 198 В;
• максимальное 253 В.

Сопротивление резистора должно иметь такое значение, чтобы через него мог протекать ток, необходимый для нормального функционирования двухцветного светодиода, но элемент при этом не перегревался. Поэтому значение номинального тока 20 мА для расчетов заменяется другим значениеем – 7 мА = 0,007 А, позволяющим диоду нормально светиться.

Сопротивление:

Купить нужно элемент на 33 кОм.

Мощность резистора:

Купить нужно элемент на 2 Вт.

Для проверки рассчитывается ток при максимальном напряжении:

Мощность:

Это значит, что резистор на 2 Вт не перегреется даже при максимальном значении напряжения сети.

На таймере 555

Таймером 555 называют интегральное устройство, генерирующее импульсы через определенные промежутки времени. Доступны модели в пластиковом и металлическом DIP и SMD корпусе на 4,5 – 16 В. Основная сфера применения в быту – управление трехцветными лентами и лампами. Таймер 555 включает цвета поочередно. Стандартное напряжение питания 5 В, перевести на 12 В можно, если поменять сопротивление резисторов.

Похожую схему с таймером 555 можно создать для управления двухцветным светодиодом. Нужно запитать схему от сети 220 В через понижающий трансформатор. Напряжение стабилизирует регулятор 7805. У трансформатора может быть одна или несколько обмоток. При втором варианте требуется дополнительный вывод от обмотки на 12 В.

Если светодиод многоцветный, в схему включается столько таймеров, сколько цветов. Цветные элементы подключаются к выводам 555 через резисторы. В процессе изменения сопротивления интенсивность свечения меняется от минимального до максимального значения.

До 1а

Чтобы управлять двухцветными светодиодами, работающими на токе до 1 А, используется схема TA7291P, оснащенная двумя входами и выходами. Двухцветный светодиод подключается к выходу. Если логика диодов, транзисторов и реле одинаковая, а выходы отличаются, чип не светится.

При одинаковых логических уровнях схема работает иначе. Если на входах уровни различаются, один из выходов присоединяется с общей проводкой, что приводит к присоединению с ней катода двухцветного диода и резистора. Напряжение на втором выходе меняется одновременно с напряжением на входе. Это дает возможность регулировать интенсивность свечения.

Напряжение на втором выходе подается из микроконтроллера, выдающего импульсы. Кроме яркости свечения микроконтроллер контролирует входы, поэтому возможно регулирование алгоритма управления и оттенков свечения.

Подключение светодиода

На рисунке 2 показано как обычно подключают светодиод. Здесь взят светодиод с напряжением падения 1,6V (Un). Батарейка на 4,5V, поэтому чтобы не сжечь светодиод последовательно ему включен резистор R1, на котором падает избыток напряжения (4,5 -1,6 = 2,9V).

Рис. 2. Схема подключения светодиода через гасящий резистор.

Теперь попробуем рассчитать сопротивление резистора R1. Допустим, номинальный ток через светодиод 10mA, напряжение падения 1,6V, напряжение источника питания 4,5V. То есть, сопротивление резистора R1 должно быть таким, чтобы на нем падало 2,9V, и был ток 10mA (0,01 А).

Переходим к Закону Ома: R= U/I = 2,9 / 0,01 = 290 Ом. То есть, вполне нормально будет поставить R1 сопротивлением 300 Ом. Бывают светодиоды разных цветов, — красные, зеленые, желтые, синие, белые. Еще конечно различаются по яркости света, по напряжению падения, по току.

Немного теории

Для нормальной работы светодиода требуется постоянное напряжение или ток. Они должны быть:

1. Постоянными по направлению. Т. е. ток в цепи светодиода при приложении напряжения должен течь от «+» источника напряжения к его «–».
2. Стабильными, т. е. постоянными по величине, в течение времени работы диода.
3. Не пульсирующими – после выпрямления и стабилизации величины постоянных напряжения или тока не должны периодически изменяться.

Для светодиодов вначале использовали имевшиеся источники напряжения – 5, 9, 12 В. А рабочее напряжение p-n перехода от 1,9-2,4 до 3,7-4,4 В. Поэтому включение диода напрямую – это почти всегда его физическое сгорание от перегрева большим током. Ток нужно ограничивать токоограничивающим резистором, тратя энергию на его нагрев.

Светодиоды можно включать последовательно по несколько штук. Тогда, собрав из них цепочку, можно по сумме их прямых напряжений дойти почти до напряжения источника питания. А оставшуюся разницу «погасить», рассеяв ее в виде тепла на резисторе.

Срок службы

Период эксплуатации прибора из трех кристаллов определяется временем наработки на отказ самого недолговечного элемента. В данном случае он у всех трех p-n переходов примерно одинаковый. Производители заявляют срок службы RGB-элементов на уровне 25 000-30 000 часов. Но к этой цифре надо относиться осторожно. Заявленное время жизни эквивалентно непрерывной работе в течение 3-4 лет. Вряд ли кто-то из производителей проводил ресурсные испытания (да еще в различных тепловых и электрических режимах) в течение столь долгого периода. За это время появляются новые технологии, испытания надо начинать заново – и так до бесконечности. Гораздо более информативен гарантийный срок эксплуатации. А он составляет 10 000-15 000 часов. Все, что дальше – в лучшем случае математическое моделирование, в худшем – голый маркетинг. Проблема в том, что на распространенные недорогие светодиоды сведения о гарантии производителя, как правило, отсутствуют. Но ориентироваться можно на 10 000-15 000 часов и держать в голове еще приблизительно столько же. А дальше уповать только на везение. И еще один момент – период службы очень сильно зависит от теплового режима во время эксплуатации. Поэтому один и тот же элемент в разных условиях прослужит разное время. Для продления срока жизни LED надо внимательно относиться к проблеме отведения тепла, не пренебрегать радиаторами и создавать условия для естественной циркуляции воздуха, а в некоторых случаях прибегать и к принудительной вентиляции.

Но даже уменьшенные сроки — это несколько лет эксплуатации (ведь LED не будет работать без пауз). Поэтому появление трехцветных светодиодов позволяет дизайнерам широко применять полупроводниковые приборы в их задумках, а инженерам – эти идеи реализовывать «в железе».

Включение светодиодов от блока питания

Речь пойдёт о блоках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга выходными параметрами. Это могут быть:

• источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор;
• нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
• стабилизированные ИПН;
• стабилизированные источники постоянного тока (светодиодные драйверы).

Подключить светодиод можно к любому из них, дополнив схему нужными радиоэлементами. Чаще всего в качестве блока питания применяют стабилизированные ИПН на 5 В или 12 В. Данный тип БП подразумевает, что при возможных колебаниях напряжения сети, а также при изменении тока нагрузки в заданном диапазоне напряжение на выходе изменяться не будет. Это преимущество позволяет подключать к БП светодиоды, используя только резисторы. И именно такой принцип подключения реализован в схемах с индикаторными светодиодами.

светодиодных матриц

• Iдрайвера – ток драйвера по паспорту, А;
• ILED – номинальный ток светодиода, А.

В качестве источника питания можно использовать даже одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня. О том, как это сделать, можно узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки на 1,5 В».

Другие светодиоды, токоограничительный резистор

Сейчас уже ноябрь, и возникает необходимость в подготовке к новогодним торжествам. Вот здесь и могут помочь светодиоды. Лампы накаливания, конечно, тоже заслуживают уважения, как заслуженные ветераны новогодних торжеств.

Но светодиоды по многим характеристикам выгоднее и лучше ламп накаливания, особенно если дело касается не только освещения, но декоративного украшения новогодней ёлки.

Светодиоды бывают разные, на ёлке наиболее эффектно будут выглядеть сверхяркие разных цветов. Такими светодиодами можно украсить не только маленькую настольную ёлку, но полноразмерную. Они бывают красные, желтые, белые, синие, зеленые, оранжевые.

Еще бывают мигающие, причем, есть такие мигающие, которые мигают двумя или тремя разными цветами. Выглядит это очень интересно, в отличие от лампы накаливания, которая менять свой цвет не может

Но перед началом мастерить гирлянды следует усвоить некоторые отличия светодиодов от ламп накаливания. А связаны эти отличия с тем, что светодиоды, это, по сути дела, диоды, только такие, которые светятся при пропускании через них прямого тока.

В отличие от лампы накаливания светодиод полярная вещь, — у него есть анод (плюс) и катод (минус). Кроме того, вольт-амперная характеристика у светодиода как у диода, то есть, при возрастании прямого напряжения больше напряжения падения на диоде, очень сильно увеличивается ток. Вообще, это выглядит как борьба двух «упрямцев» — источника питания и светодиода.

Светодиод стремится понизить напряжение источника до своего номинального прямого напряжения, а источник стремится повысить напряжение падения на светодиоде до напряжения на своем выходе.

Чаще всего этот «поединок» проигрывает светодиод. Поэтому, если светодиод подключить к источнику тока непосредственно, его можно испортить. Вот поэтому последовательно со светодиодом включают токоограничительные резисторы (рис.8).

Резистор служит демпфером между этими «упрямцами», и каждый из них остается при своем напряжении.

Рис. 8. Как подключить токоограничительный резистор к светодиоду, схема.

Чтобы рассчитать токоограничительный резистор для светодиода, воспользуйтесь формулами и калькулятор из статьи — Расчёт резистора для светодиода, формулы и калькулятор.

Как устроены 3 цветные led диоды

Конструктивно трехцветный светодиод представляет собой 3 цветных светодиода, смонтированных в общем корпусе, а если быть более точным, 3 кристалла, интегрированных на одной матрице. На рис.1 представлена микрофотография интегрального rgb светодиода. Цветные квадраты на фото – это кристаллы основных цветов. Для отображения всей палитры оттенков вполне достаточно три цвета, используя RGB синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). RGB палитра используется не только в графических редакторах, но и в сайтостроении. Смешивая цвета в разной пропорции можно получить практически любой цвет. Преимущества RGB светодиодов в простоте конструкции, небольших габаритах и высоком КПД светоотдачи.

RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор. Кроме того, модуль RGB LED Arduino может сразу монтироваться на плате и иметь встроенные резисторы — этот вариант более удобный для занятий в кружке робототехники.

Что такое RGB-светодиод

Обычные светоизлучающие полупроводниковые приборы имеют один p-n переход в одном корпусе, либо представляют собой матрицу из нескольких одинаковых переходов (COB-технология). Это позволяет в каждый момент времени получить один цвет свечения – непосредственно от рекомбинации основных носителей или от вторичного свечения люминофора. Вторая технология дала разработчикам широкие возможности в выборе цвета свечения, но менять окраску излучения в процессе эксплуатации прибор не может.

RGB светодиод содержит в одном корпусе три p-n перехода с разным цветом свечения:

• красным (Red);
• зеленым (Green);
• синим (Blue).

Аббревиатура из английских названий каждого цвета и дала название этому типу LED.

Принципы работы трехцветного светодиода

Внешний вид трехцветного светодиода показан на следующем рисунке:

Трехцветный светодиод имеет 4 контакта как показано на рисунке ниже:

• контакт 1: цвет 1 отрицательный вывод при общем аноде или цвет 1 положительный вывод при общем катоде;
• контакт 2: общий положительный вывод для всех трех цветов при общем аноде или общий отрицательный вывод для всех трех цветов при общем катоде;
• контакт 3: цвет 2 отрицательный вывод или цвет 2 положительный вывод;
• контакт 4: цвет 3 отрицательный вывод или цвет 3 положительный вывод.

Таким образом, есть 2 типа трехцветных светодиодов – с общим катодом (ОК) и с общим анодом (ОА). При общем катоде (общий отрицательный вывод) мы имеем три положительных вывода, где каждый вывод отвечает за свой цвет, и один общий отрицательный вывод. Внутренняя схема подключений трехцветного светодиода с общим катодом показана на следующем рисунке:

В таком светодиоде (с ОК) если мы хотим зажечь красный цвет мы должны подать питание на контакт, отвечающий за красный цвет, и подать землю на общий отрицательный вывод. Аналогично и для других цветов.

При общем аноде (общий положительный вывод) мы имеем три отрицательных вывода, где каждый вывод отвечает за свой цвет, и один общий положительный вывод. Внутренняя схема подключений трехцветного светодиода с общим анодом показана на следующем рисунке:

В таком светодиоде (с ОА) если мы хотим зажечь красный цвет мы должны подать землю на контакт, отвечающий за красный цвет, и подать питание на общий положительный вывод. Аналогично и для других цветов.

В нашей схеме мы будем использовать трехцветный светодиод с общим анодом (ОА). Если вам будет необходимо подсоединить больше подобных светодиодов к плате Arduino Uno, к примеру 5, то вам будет нужно 5×4= 20 контактов, но можно уменьшить количество контактов в этом случае до 8 если мы соединим трехцветные светодиоды параллельно и будем использовать технологию мультиплексирования.

Виды диодов RGB

Трехцветные светодиоды по способу соединения кристаллов внутри корпуса делятся на три типа:

• с общим анодом (имеют 4 вывода);
• с общим катодом (имеют 4 вывода);
• с раздельными элементами (имеют 6 выводов).

Виды исполнения трехцветных светодиодов.
От исполнения LED зависит способ управления прибором.

По типу линзы светодиоды бывают:

• с прозрачной линзой;
• с матовой линзой.

Для RGB-элементов с прозрачной линзой для получения смешанных оттенков могут понадобиться дополнительные рассеиватели света. В противном случае могут быть видны отдельные цветовые составляющие.

Характеристика двухцветных диодов с двумя и тремя выходами

В двухцветный диод установлены 2 кристалла,соединенные встречно-параллельно. Корпус имеет стандартные размеры DIP И SMD с двумя или тремя выводами. При первом варианте каждый вывод служит анодом одного кристалла и катодом другого. Такой источник излучает 2 или 3 цвета. Третий получается при одновременном свечении обеих кристаллов.

Возможные комбинации цветов:

• красный и синий;
• красный и зеленый;
• красный и желтый или желто-зеленый;
• синий и желтый;
• зеленый и желтый.

Падение напряжения зависит от цвета кристалла:

• красный 1,6 В;
• зеленый 1,8 В;
• синий 3,5 В;
• желтый 1,7 В.

Если у двухцветного светодиода 2 вывода, кристаллы соединены встречно-параллельно. В конструкции с общим анодом или катодом установлено 2 светодиода разного цвета.

В чипах с двумя выводами общий контакт чаще всего расположен посередине корпуса, но бывают исключения. Определить полярность можно при помощи омметра.

Цвета кристаллов подбираются в соответствии с правилами эргономики. Зеленый цвет чаще всего указывает на нормальную работу оборудования, красный – на аварийную ситуацию. Для определения режима ждущего режима используется желтый цвет. Синие кристаллы используются для подсветки поверхностей темных оттенков.

Гирлянда на светодиодах

На рисунке 9 показана гирлянда из восьми светодиодов. Номинальное напряжение падения на каждом около 2V. Резистор R1 ограничивает ток.

А питаться гирлянда может от источника напряжением 20-25V. Чтобы гирлянда мигала достаточно чтобы одни из светодиодов был мигающим. HL1 во время мигания прерывает ток в цепи, поэтому одновременно с ним мигают и остальные семь светодиодов.

Рис. 9. Схема самодельной гирлянды из восьми светодиодов.

На рисунке 10 показана гирлянда состоящая из практически неограниченного числа светодиодов. Здесь светодиоды включены параллельно (через токоограничительные резисторы). Это значит, что каждый из них живет своею собственной жизнью и на работу остальных не влияет.

Здесь можно использовать самые разные светодиоды, – разных цветов, мигающие и немигающие. При этом, немигающие будут гореть ровно, а мигающие будут мигать.

Можно поставить двух или трехцветные мигающие, – они будут переливаться разными цветами. В общем, гирлянда будет вся сверкать, переливаться… очень красиво. И чем разнообразнее светодиоды, тем красивее.

Рис. 10. Схема гирлянды, состоящей из практически неограниченного числа светодиодов.

Однако, нужно учитывать и мощность источника питания. Если при резисторах сопротивлением по 510 Ом и напряжении источника питания 12V (а можно от 6 до 18V), ток через каждый светодиод будет где-то около 0.02А.

То есть, если светодиодов десять, то ток 0.2А, а если эта гирлянда из ста светодиодов, то ток, соответственно, будет целых 2 А. Поэтому выбирайте источник, который способен выдать необходимый ток. Например, сетевой адаптер от ноутбука дает ЗА, а источник питания игровой приставки «Денди» только 0,3 А (300 мА).

Так что блок от «Денди» может питать только 15 светодиодов. Впрочем, сопротивления резисторов можно увеличить. Тогда ток снизится (согласно закону Ома), но и яркость свечения светодиодов тоже снизится.

Но число светодиодов можно увеличить и не увеличивая ток. На рисунке 11 показана гирлянда вроде той, что на рисунке 10. Но в ней светодиоды включены по три последовательно.

Такая гирлянда может питаться напряжением 9-18V, потребляя ток всего около 0,02А на каждую тройку светодиодов. Таким образом, число светодиодов увеличивается втрое, при том же потреблении тока. При этом чтобы тройка светодиодов мигала, достаточно чтобы в ней был один мигающий светодиод.

Рис. 11. Схема светодиодной гирлянды, в которой светодиоды включены по три последовательно.

В каждой ветви (рис. 11) может быть светодиодов и больше и меньше трех

Важно то, чтобы суммарное напряжение падения светодиодов было как минимум на 10% меньше напряжения источника питания, в противном случае, светодиоды гореть не будут либо будут гореть очень слабо

Сопротивление гасящего резистора, включенного последовательно светодиоду или светодиодам нужно выбирать таким, чтобы сила тока через светодиод была не более допустимого для него значения, но такой, чтобы свечение было достаточно ярким.

Рассчитать гасящее сопротивление для цепи со светодиодами можно по формуле:

R = (U – Uc) /1, где U – напряжение питания.

Uc – суммарное напряжение падения последовательно включенных светодиодов, I -сила тока.

Например, напряжение питания 12V, последовательно включены три светодиода, с напряжениями падения 1,9V, 2,4V и 2,1V. Требуется сила тока через светодиоды 17мА.

Считаем Uc = 1,9 + 2,4 + 2,1 = 6,4V. Затем вычисляем R = (12 – 6,4) / 0,017 = 329,4 Ом, то есть, нужен резистор на 330 Ом.

В этой формуле разность (U – Uc) не должна быть отрицательной или равной нулю. То есть, напряжение питания всегда должно быть больше напряжения падения на светодиодах.

Однако нужно учесть и то, что если в цепи есть мигающий светодиод, то напряжение питания не должно быть больше максимально допустимого для мигающего светодиода, находящегося в выключенном состоянии.

К сожалению, этот параметр не всегда приводится в справочниках, но подавляющее большинство мигающих светодиодов нормально переносят прямое напряжение до 30V в выключенном состоянии. А вот при большем напряжении некоторые выходят из строя.

Обозначение светодиода

Практически тот же диод, и проводимость у него односторонняя, но при пропускании прямого тока он светится. И это уже его основная функция. И так, светодиод, это диод, который при пропускании через него прямого тока излучает свет.

Светодиоды мы встречаем часто, — индикаторы у различной аппаратуры, бывают светодиодные фонарики, ёлочные гирлянды, рекламные табло, осветительные лампы и даже светофоры.

Рис. 1. Как выглядит обычный индикаторный светодиод, обозначение на схемах.

На рисунке 1 показано как выглядит обычный индикаторный светодиод. Конечно больше он похож на лампочку с двумя проволочными выводами. Но! У этой «лампочки» есть анод и катод, и горит она только если анод подключен к плюсу источника питания, а катод к минусу (анодный вывод обычно длиннее катодного).

Но и это еще не все! В отличие от лампочки светодиод нельзя подключать непосредственно к источнику питания, а только через токоограничительный резистор. Поскольку светодиод все же диод, он имеет довольно низкое прямое сопротивление и диодную характеристику.

То есть, существует такая странная вещь, как Падение прямого напряжения на диоде. Так вот, в отличие от номинального напряжения лампочки, здесь зависимость тока от напряжения работает совсем не по Закону Ома. То есть, хорошо пропускать ток в прямом направлении диод начинает только тогда, когда напряжение на нем больше некоторого значения.

И при этом, ток резко возрастает, что может привести к повреждению диода или светодиода. Поэтому, если вы подключите светодиод прямо к батарейке (без токоограничительного резистора), то очень высока вероятность того, что светодиод перегорит.

Устройство и сферы применения

Конструктивно RGB–светодиоды представляют собой три светодиодных кристалла с одной оптической линзой, расположенные в одном корпусе. Управление цветом происходит с помощью подачи электрических сигналов на выводы каждого светодиодного кристалла, а сочетание излучений всех трех светодиодов позволяет регулировать итоговый цвет. Для примера, ниже представлен самый популярный RGB–светодиод SMD 5050.

Светодиод RGB– это полноцветный светодиод, смешивая три цвета в разной пропорции можно отобразить любой цвет. К примеру, если зажечь все три цвета на полную мощность, получится свечение белого цвета.

Сферы применения RGB светодиодов напрямую связаны с развитием рынка рекламы и развлекательных мероприятий. Также готовые RGB–светильники и ленты применяются в области светового оформления архитектурных и дизайнерских решений — ночная подсветка зданий или фонтанов, интерьерный свет, индикаторный системы автомобилей и т.д.

Таблица длины волн светодиодов smd 5050, различного свечения

Разнообразие сфер применения многоцветных светодиодных источников света определяет основные виды внешнего оформления RGB–светодиодов: изделия небольшой мощности выпускаются в стандартных круглых корпусах со сферической линзой и выводами под обычную пайку; маломощные RGB–светодиоды в SMD-корпусах поверхностного монтажа широко применяются в светодиодных лентах или полноцветных светодиодных экранах большой площади; в корпусах типа Emitter выпускают мощные RGB–источники света с независимым управление каждым светодиодным кристаллом; сверх яркие светодиоды в корпусах.

Для упрощения систем управления светом в корпуса некоторых серий многоцветных LED–источников света вмонтированы управляющие микросхемы. Схемы расположения выводов (распиновка) Несколько стандартных схем управления определяют структуру внешних выводов RGB–светодиодов и их соединение внутри корпуса. Существует три основных схемы распиновки, которые соблюдаются на большинстве выпускаемых изделий:

• В схеме с общим катодом для управления используется три независимых вывода анода, а катодные выводы LED-кристаллов соединены между собой;
• Распиновка с общим анодом управляется отрицательными импульсами на катодные выводы, а вместе соединены уже анодные электроды светодиодных кристаллов;
• Независимая схема соединения имеет шесть выводов по числу LED кристаллов, соединений внутри корпуса не производится.

Будет интересно Как устроен туннельный диод?

Единого стандарта на распиновку не существует, конкретный тип расположения внешних выводов применяют в зависимости от поставленных задач. При отсутствии документов на светодиодное изделие тип внешних выводов легко определить с помощью мультиметра. В режиме прозвонки светодиод будет светиться (мощные светодиоды очень слабо), а мультиметр издавать звук соединения, если красный щуп мультиметра подсоединен к аноду светодиодного кристалла, а черный к его катоду. В случае обратного подключения никаких видимых и слышимых эффектов просто не будет.

Три светодиода и их размеры

Простейший способ подключения и управления режимами работы RGB–светодиодов реализуется с помощью стандартных микроконтроллеров Arduino

Общий вывод подключается к единой шине микроконтроллера, а управляющие сигналы подаются на выводы LED–кристаллов через ограничительные резисторы.Управление режимами свечения светодиодных кристаллов происходит с помощью широтной-импульсной модуляции, где скважность импульсов определяет силу света. Программирование ШИМ–модулятора определяет итоговый цвет всего прибора или циклические режимы работы каждого цвета

Применение

Основной сферой применения rgb светодиодов является создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, развлекательных мероприятий, праздничное декорирование зданий, подсветка фонтанов, мостов, памятников.

Интересные результаты получаются при использовании rgb led диодов для дизайнерского светового оформления интерьеров. Для этих целей налажен выпуск разнообразной светотехники на основе rgb и rgbw – диодной технологии, номенклатура которой продолжает расширяться и завоевывать новые области применения.

Сфера применения

Особенности спектра излучения не мешают светодиодам с двойным свечением найти сферу применения.

Светодиодные индикаторы на основе двухцветных диодов используются:

• в рекламе;
• в системах сигнализации (светофорах, мигалках, указателях, электронных табло);
• в электродвигателях (для определения стороны вращения);
• при декорировании помещений;
• в телефонах, планшетах, фотоаппаратах;
• в зарядках различных аккумуляторов;
• для тюнинга автомобилей.

В быту из двухцветных светодиодов можно сделать гирлянду. Одни цвет горит во время положительного полупериода, второй – во время отрицательного.

Плюсы и минусы светодиодов RGB

RGB-светодиодам присущи все достоинства, имеющиеся у полупроводниковых светоизлучающих элементов. Это низкая стоимость, высокая энергоэффективность, долгий срок службы и т.д. Отличительным плюсом трехцветных LED является возможность получения практически любого оттенка свечения простым способом и за небольшую цену, а также смена цвета в динамике.

К основному минусу RGB-светодиодов относят невозможность получения чистого белого цвета за счет смешения трех цветов. Для этого потребуется семь оттенков (в качестве примера можно привести радугу – ее семь цветов являются результатом обратного процесса: разложения видимого света на составляющие). Это накладывает ограничения на использование трехцветных светильников в качестве осветительных элементов. Чтобы несколько компенсировать эту неприятную особенность, при создании светодиодных лент применяется принцип RGBW. На каждый трехцветный LED устанавливается один элемент белого свечения (за счет люминофора). Но стоимость такого осветительного устройства заметно возрастает. Также бывают светодиоды исполнения RGBW. У них в корпусе установлено четыре кристалла – три для получения исходных цветов, четвертый – для получения белого цвета, он излучает свет за счет люминофора.

Схема подключения для RGBW-варианта с дополнительным контактом.

Подключение

В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом.

Рис. 2

Ниже схема с общим анодом:

Рис. 3

Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V).

Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.

Расчёт ограничительного резистора

Взглянув на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно: насколько важно не ошибиться при расчёте ограничительного резистора

• U – напряжение питания, В;
• ULED – прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
• I – номинальный ток (паспортное значение), А.

Полученный результат следует округлить до ближайшего номинала из ряда Е24 в большую сторону, а затем рассчитать мощность, которую должен будет рассеивать резистор:

R – сопротивление резистора, принятого к установке, Ом.

Более подробную информацию о расчётах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А тот, кто не желает погружаться в нюансы, может быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.

Сфера применения

Особенности спектра излучения не мешают светодиодам с двойным свечением найти сферу применения.

Светодиодные индикаторы на основе двухцветных диодов используются:

• в рекламе;
• в системах сигнализации (светофорах, мигалках, указателях, электронных табло);
• в электродвигателях (для определения стороны вращения);
• при декорировании помещений;
• в телефонах, планшетах, фотоаппаратах;
• в зарядках различных аккумуляторов;
• для тюнинга автомобилей.

В быту из двухцветных светодиодов можно сделать гирлянду. Одни цвет горит во время положительного полупериода, второй – во время отрицательного.

Сколько энергии потребляет светодиод?

Светодиоды бесспорно являются самыми экономичными источниками освещения, дешевле только солнечный свет. Но даже несмотря на свою экономичность, некоторые экземпляры могут быть достаточно прожорливыми. И все же, сколько потребляет светодиод электроэнергии?

«Прожорливость» устройства напрямую зависит от его яркости.

Светоизлучающий кристалл работает на напряжении 2,8 – 3,5 В (зависит от цвета свечения). Внутри кристалла диода находится p-n переход, при прохождении через который тока и излучается свет. От скольких вольт работает светодиод зависит от способа соединения модулей на матрице. Это может быть и 3В, и 12В.

RGBW светодиоды

Получить чистый белый свет на стандартных RGB устройствах достаточно сложно. Проблема заключается в регулировке яркости. Если нужен белый, но довольно тусклый оттенок, приходится очень точно настраивать питание трех кристаллов. Учитывая, что каждый из них имеет собственный номинал напряжения, изменяющийся нелинейно, получать неяркие тона — сложная задача.

Для упрощения процесса и увеличения возможностей светодиодов выпускают четырехцветные, или RGBW устройства (от английского Red, Green. Blue и White). Дополнительный белый чип снимает нагрузку с контроллера, облегчает расчеты и увеличивает качество цветопередачи. Питание таких устройств обеспечивается специальными контроллерами с инфpaкрасными ПДУ.

Вывод

Многоцветный RGB светодиод — это разновидность обычного LED. Его конструктивная особенность позволяет получить любой спектр излучаемого цвета радуги. Это одновременно увеличивает его стоимость и усложняет схему подключения. Поэтому перед выбором, задайтесь вопросом, действительно ли Вам нужен RGB светодиод или достаточно воспользоваться обычным LED нужного цвета?

RGB – английская аббревиатура, расшифровывающаяся как «красный, зеленый, синий». Соответственно, rgb светодиод имеет внутри три самостоятельных источника света. В зависимости от своего строения. Такие светодиоды могут иметь один общий анод либо катод. Весь эффект заключается в особенностях нашего зрения. Если рядом друг с другом расположить диоды, дающие красное и синие свечение, на дальности в несколько метров свет от них сольется и получится фиолетовый.

Если в этот спектр добавить еще и зеленый, в данном случае свет станет просто белым. В статья изложены все особенности строения, устройства rgb светодиода, а также в каких сферах они используются. В качестве бонуса в статье есть несколько видеоматериалов и одна интересная научная статья по этому вопросу.

Светодиод трехцветный.

Где купить

Как мы и говорили выше, для покупки светодиодной продукции, в том числе и трехцветных RGB светодиодов, рекомендуем торговую площадку AliExpress, в последнее время на ней появилось много качественных товаров и проверенных продавцов по низким ценам.

Мы, как обычно, подготовили для вас самые лучшие товары, отвечающие основным требованиям: самая низкая цена, положительные отзывы, большое количество заказов, быстрая доставка и проверенный продавец. Переходим к нашей подборке:

1. Купить светодиод RGB 3528 фирмы CHANZON — самая популярная компания на рынке Китая, отличается хорошим качеством и низкими ценами на свою продукцию. Светодиод типа SMD.
2. Купить RGB светодиод поверхностного монтажа — фирма CHANZON, очень часто такие используют для работы со всем известным микроконтроллером Arduino.
3. Купить мощный RGB светодиод фирмы YINDING — также известная фирма, такие светодиоды еще называют «Звезда» из-за того, что расположены на печатной плате соответствующей формы, мощность 20 Вт, очень похож на светодиод CREE.

Если у вас возникли какие-то вопросы, то воспользуйтесь формой комментариев, расположенной сразу под этой статьей и оставьте свой вопрос, мы обязательно свяжемся с вами.

Важные выводы

Радиолюбители применяют двухцветные светоизлучающие диоды в разных самодельных осветительных приборах:

• «Электронном сердце» с таймером 555 и генератором для оформления помещений при поведении самых разных торжеств;
• моделях ЖД переезда;
• регуляторах яркости изделий из светоизлучающих диодов;
• регуляторах мигания;
• «Рулетке» (вращающемся круге) на основе таймера 555;
• 3 D куба на основе микросхемы 4020;
• поворотниках для байков, укрепляемых на шлеме;
• линейных светильниках для подсвечивания растений.

Дома любое устройство следует конструировать таким образом, чтобы регулярно светился один нейтральный цвет. Практически всегда это зеленый, сигнализирующий про подключение к питанию.

Иной вариант – установка каждого диода на индивидуальное место и ввод режима, включающего суммарное свечение. Если делать лампы из двухцветных диодов, то требуется знать, что самостоятельную установку может привести к неожиданному спектру свечения.

Если источник освещения перегорит, придется реконструировать всю систему.

Двухцветный светодиод с двумя выводами ⋆ diodov.net

При изготовлении различных электронных конструкций часто применяют светодиод, например в узлах индикации или сигнализации работы аппаратуры. С обычными индикаторными светодиодами работали наверняка все, а от двухцветный светодиод с двумя выводами применяют далеко не все, потому что о нем мало кто знает из начинающих электронщиков. Поэтому я немного расскажу о нем и естественно мы подключим двухцветный светодиод в сеть переменного напряжения 220 В, поскольку эта тема по неизвестной мне причине имеет повышенный интерес.

И так, мы знаем, что «обычный» светодиод пропускает ток только в одном направлении: когда на анод подан плюс, а на катод – минус источника питания. Если изменить полярность источника напряжения, то ток протекать не будет.

Двухцветный светодиод с двумя выводами состоит из двух встречно-параллельно соединенных диодов, размещенных в общем корпусе. Причем корпус или, точнее говоря, линза имеет стандартные размеры и также всего два вывода.

Особенностью является то, что каждый вывод светодиода служит анодом одного светодиода и катодом второго.

Если на один вывод подать плюс, а второй минус источника питания, то один светодиод будет заперт, а второй засветится, например зеленым цветом.

При смене полярности источника питания – зеленый светодиод окажется запертым, а красный – засветится.

Двухцветные светодиоды выпускаются в таких цветовых комбинациях:

— красный – зеленый;

— синий – желтый;

— зеленый – янтарный;

— красный – желтый.

Как подключить двухцветный светодиод с двумя выводами к сети 220 В

Такой светодиод удобно применять на переменном токе, поскольку пропадает необходимость в применении обратного диода. Поэтому, чтобы подключить двухцветный светодиод к 220 В переменного напряжения достаточно добавить лишь токоограничивающий резистор.

Следует здесь сразу же сделать поправку, что номинальное напряжение в сети, оно же и в розетке, начиная с октября 2015 года, уже не привычные нам 220 В, а 230 В. Эти и другие данные отражены в ГОСТ 29433-2014. В этом же стандарте приводятся допустимые отклонения от номинального значения напряжения 230 В:

— номинальное значение 230 В;

— максимальное 253 В (+10 %);

— минимальное 207 В (-10 %);

— минимальное под нагрузкой 198 В (-14 %).

Исходя из этих допущений, необходимо рассчитать сопротивление токоограничивающего резистора из таких соображений, чтобы он не перегревался и через светодиод протекал достаточный ток для его нормального свечения при максимально допустимых колебания напряжения в сети.

Расчет токоограничивающего резистора

Поэтому, хотя номинальная величина тока 20 мА, мы примем за расчетное значение тока двухцветного светодиода 7 мА = 0,007 А. При этом значении он нормально светит, так как яркость светодиода не прямопропорциональна, протекающему через него току.

Определим сопротивление токоограничивающего резистора при номинальном напряжении в розетке 230 В:

R = U/I = 230 В / 0,007 А = 32857 Ом.

Из стандартного ряда номиналов резисторов выбираем 33 кОм.

Теперь рассчитаем мощность рассеивания резистора:

P = I2R = 0,0072∙33000 = 1,62 Вт.

Принимаем 2-х ваттный резистор.

Выполним пересчет для случая максимально допустимого напряжения при заданном значении сопротивления резистора:

I = U/R = 253 / 33000 = 0,0077 А = 7,7 мА.

P = I2R = 0,00772∙33000 = 1,96 Вт.

Как видно, при увеличении напряжения на допустимые 10 %, ток также вырастит на 10 %, однако мощность рассеивания резистора не превысит 2 Вт, поэтому он не будет перегреваться.

При снижении напряжения на допустимую величину, ток также снизится. При этом рассеиваемая мощность резистора тоже снизится.

Отсюда вывод: в качестве индикатора наличия сетевого напряжения 230 В достаточно лишь применить двухцветный светодиод с двумя выводами и токоограничивающий резистор сопротивлением 33 кОм с мощностью рассеивания 2 Вт.

Если посмотреть на такой полупроводниковый прибор при протекании через него переменного тока, то будет видно, что оба светодиода светятся одновременно.

На самом деле они поочередно мерцают с частотой 50 Гц, но наши глаза не успевают отслеживать столь быстрые мерцания и выдают нам непрерывное изображение.

diodov.net

Мигающий светодиод

Кроме светодиодов постоянного свечения, существуют и мигающие. Одноцветный мигающий светодиод это почти то же, что обычный одноцветный, но в нем есть электронный прерыватель тока, который периодически выключает светодиод. Поэтому он мигает. Существуют двух, трех и многоцветные мигающие светодиоды.

Внутри такого светодиода есть несколько разноцветных светодиодов, и схема электронного переключателя, которая их поочередно переключает.

Выглядит одно- или многоцветный мигающий светодиод как обычный, — прозрачный корпус и два вывода. Подключать его тоже нужно через токоограничительный резистор.

Любопытно то, что во время мигания, в промежутках когда мигающий светодиод гаснет ток через него резко снижается. Поэтому мигающие светодиоды иногда используют как генераторы импульсов. На одних схемах мигающий светодиод обозначают как обычный, на других в его обозначение вводят символ выключателя (рис. 6).

Рис. 6. Обозначение на схемах и подключение мигающего светодиода.

Мигающий светодиод может служить не только индикатором, но и ключом для прерывания тока. Например, для того чтобы мигала гирлянда из нескольких светодиодов.

Если гирлянда состоит из нескольких последовательно включенных светодиодов, то чтобы она замигала достаточно чтобы один из этих светодиодов был мигающим. На рисунке 7 показана схема оригинального сигнального устройства для легкового автомобиля.

Рис. 7. Схема сигнального устройства на светодиодах для легкового автомобиля.

Это стояночное сигнальное устройство, оно потребляет незначительный ток от автомобильного аккумулятора. Состоит гирлянда из четыех светодиодов, которые нужно установить в фары автомобиля. Свечение светодиодов ночью очень заметно, особенно если они мигают.

Поэтому автомобиль, припаркованный в темном дворе перестает быть «невидимкой» для других машин или прохожих. И риск случайного повреждения машины снижается.

В схеме на рисунке 7 мигающий светодиод один — HL2. Остальные обычные. Так как включены последовательно мигают все. Светодиоды НL1, HL3, HL4 — любое индикаторные, красные, HL2 — любой мигающий красный.

Светодиод двухцветный с тремя выводами

Данное изделие пользуется большой востребованностью. По сути – это несколько светодиодов в едином корпусе, благодаря чему смешиваются цвета и изделие будет светить разными оттенками, которые могут зажигаться последовательно. Светодиод двухцветный бывает и с тремя выводами. Цвет изменяется, исходя из того, как течет ток и в какое направление. В данном случае диоды соединены параллельно. Если ток течет по направлению прямо, то один диод не светится. И наоборот происходит, если ток идет в обратном направлении.

Цвета у изделий могут быть: зелеными, красными, синими и т.д, тона и оттенки получаются в ходе сочетаний цветов. Назначение у приборов со светодиодами различно. Они чаще всего применяются в декоре, рекламных световых конструкциях, системах сигнализации. Также изделия с многоцветными светодиодами широко востребованы в быту и электронных приборах. Они есть в телефонах, современных гаджетах, фотоаппаратах и иных товарах. Проследить как работает светодиод просто. Например, при заряженном аккумуляторе лампочка светится зеленым, а при разряженном – красным.

Важно знать, что у светодиода, который имеет три выхода, больше возможностей. Такое количество выводов дает право автономно управлять работой кристаллов, и получать более полную палитру оттенков при смешении цветов

Также можно регулировать яркость свечения посредством специальных приборов (коммутаторы, шим-модуляторы)

Рабочий принцип двухцветных светоизлучающих диодов

Рабочий принцип компонентов с 2-мя выводами простой. Цвет свечения меняется параллельно с изменением полярности подсоединения.

Это означает, что цвет всецело во власти от того, в какому пути проходит ток. При подаче плюса на один из выводов один кристалл начинает светиться, второй запирается.

После смены полярности закрытый начинает светиться, светящийся запирается. Такая схема применяется в индикаторах, работающих от переменного напряжения. Двухцветные диоды соединяются параллельно и встречно, ток уменьшает один резистор.

Эти элементы часто устанавливаются в кнопочные выключатели, с помощью которых меняется цвет свечения.

Так как цвет свечения светоизлучающих диодов ненасыщенный и тусклый, при совмещении образуется оттенок, который человеку тяжело определить. Еще одна характерность – изменение оттенка при взгляде на источник освещения с самых разных ракурсов.

Ситуация меняется, если идет речь о двухцветном светодиоде с тремя выводами в комбинировании с микроконтроллером. Эта схема позволяет включать каждый цвет отдельно и в тоже время оба.

При подключении к схеме ШИМ регулятора возникает возможность менять яркость свечения каждого кристалла, чтобы добавить дополнительные оттенки.