Eng Ru
Отправить письмо

Диммируемая LED лампа меняющая цвета ARILUX™ AL-B01 с Bluetooth 4.0 на борту. Смена цвета светодиода

$direct1

137-Управление светодиодным RGB-светильником (изменения параметров цвета) средствами микроконтроллера

 

137-hsbВ этой статье будут рассмотрены практические механизмы формирования и изменения параметров цвета светодиодного светильника, проблемы при этом возникающие и способы их решения. Все, что описано в статье – это мой опыт работы со светом при реализации проекта AAL.

 

Как формируется цвет при помощи светодиодов.

Начнем с самого начала — определимся, как формируется цвет, вообще, в жизни (все знают, но на всякий случай …). Любой оттенок цвета формируется при помощи трех основных цветов. В нашем случае, когда цвет формируют источники света (аддитивный синтез) – это:— R red красный — G green зеленый — B blue синий

Комбинируя всего три основных цвета в разных пропорциях можно получить любой оттенок цвета. Следующую картинку, наверное, видел каждый – она и передает суть вышесказанного

Смешение цветов

Соответственно, для того чтобы светильник смог сформировать любой оттенок цвета, он тоже должен иметь, как минимум, три источника основных цветов. На практике так и есть. Например, любой RGB-светодиод – это, по факту, три отдельных светодиода (излучающих кристалла) в одном корпусе.

neopixel - три отдельных светодиода

Для управления RGB-светодиодом микроконтроллер должен отдельно управлять каждым из трех основных цветов и иметь три отдельных выхода для каждого цвета.

подключение LED-светильника к МК

 

Управляя светодиодами при помощи цифрового сигнала (включен/отключен) можно получить всего 7 цветов:— три основных цвета (когда засвечен только один основной цвет)— три составных цвета (когда засвечено по два основных цвета)— белый цвет (засвечены все три основных цвета)

137-led_light_anima

 

Для того чтобы получить множество цветовых оттенков, нужно управлять интенсивностью свечения каждого из основных цветов. Для управления интенсивностью свечения применяется широтно-импульсная модуляции цифрового сигнала (ШИМ или PWM). Изменяя скважность сигнала, для глаза создается иллюзия изменения яркости свечения светодиода. Чтобы глаз не замечал переключений светодиода, частота ШИМ-сигнала должна быть не менее 50-60Гц.

принцип работы ШИМ для светодиода

 

Так как в светильнике три источника излучения, соответственно, светильником нужно управлять тремя ШИМ-сигналами R, G, B. Каждый уровень ШИМ (и яркость светильника) – это определенное значение скважности  сигнала.

принцип управления ШИМ для RGB

 

Чаще всего значение скважности задается числом размером в байт – 8 бит (и мы будет использовать байт). Это 256 градаций каждого из основных цветов и 256*256*256=16777213 оттенков цветов вообще. На самом деле — это не совсем так – ниже я расскажу почему.

Из вышесказанного приходим к тому, что МК должен для светодиодного светильника формировать три ШИМ-сигнала частотой выше 60 Гц и с разрешающей способностью 256 значений (8 бит).

ajhvbhjdfntkb IBV

Применяя микроконтроллеры AVR (как, впрочем, и любые другие) – это не является проблемой, так как в большинстве из них есть достаточное количество аппаратных 8-ми битных ШИМ формирователей (таймеров), которые минимально расходуя ресурсы МК могут обеспечить любую частоту формирования ШИМ, вплоть до десятков килогерц. В случае применения программных формирователей ШИМ – количество таких формирователей можно увеличить до количества свободных ножек у МК (частота формирования ШИМ, в этом случае, возможна до нескольких килогерц).

 

Параметры регулирования LED-светильника.

Определимся с параметрами цвета, которые нам-бы хотелось изменять. Раз мы имеем три значения скважности для основных цветов R, G, B, логично было-бы регулировать именно эти три параметра — то есть интенсивности красной, зеленой и синей составляющей цвета. На практике — это не очень правильный подход, так как не позволяет комфортно выбрать цвет нашего светильника. Например, для того чтобы сделать яркость светильника меньше оставив цвет свечения прежним. Нужно провернуть сразу три регулятора, еще и на разный угол. Фактически, каждое изменение (подстройка) нашего светильника будет выглядеть как настройка его с нуля. Гораздо естественней регулировать яркость (или какой либо другой параметр) одним регулятором.

Вообще, существует множество систем регулирования (выбора цвета) для различных применений

Система RGB — это одна из них, с тремя регуляторами для каждого из основных цветов, как описано выше.

Системы XYZ, LAB и другие, нам не очень подходят.

Наиболее естественно изменяет (задает) параметры освещения — система HSB (и подобные ей HSL, HSV). В  HSB палитра цветов формируется путем установки различных значений базовых параметров:

 

— Hue (оттенок цвета). Задается в градусах от 0 до 360. 0 – красный цвет. 120 – зеленый, 240 – синий. Все что между ними – смешение основных цветов.Мы будем использовать значение Hue размером в байт (от 0 до 255).0 – красный цвет. 85 – зеленый, 170 – синий.

— Saturation (насыщенность). Задается в процентах от 0 до 100. 100 – это максимальная насыщенность цвета. При уменьшении к нулю – это потеря цвета вплоть до серого.Мы будем использовать значение Saturation размером в байт (от 0 до 255).

— Brightness (яркость). Задается в процентах от 0 до 100. 100 – это максимальная яркость цвета (но не белый цвет!). При уменьшении к нулю – это потеря яркости вплоть до черного.Мы будем использовать значение Brightness размером в байт (от 0 до 255).

система HSB

Если использовать эту систему при регулировке цвета, то получается все очень удобно. Крутим один регулятор – меняем цветовой тон (оставаясь в той-же яркости), крутим другой – меняем яркость (не меняя цвета) – здорово! Но есть у системы и недостатки. Первый — храня значения в переменных размером в байт, мы теряем часть информации о цвете (например, для хранения всех возможных вариантов для цветового тона нужно 768 значений, а мы все это пытаемся уложить в 256 значений). Второй – все равно, в итоге, конечное значение должно быть в системе RGB для вывода ШИМ-сигналов на светодиоды. И третий – в случае, когда нужно будет еще какое либо преобразование – это будет гораздо сложнее сделать с системой HSB, чем с RGB.

В устройстве AAL я решил реализовать различные преобразования следующим образом:1 Информация о цвете хранится в трех байтах R_base, G_base, B_base (система RGB). Я назвал это значение базовым. Оно хранит информацию о цвете без потерь.2 Для преобразований используется значение величины преобразования (сдвига) Shift  размером в байт.3 Нужное преобразование осуществляется в соответствующих процедурах, исходными данными для которых служат базовое значение цвета R_base, R_base, R_base и величина соответствующего преобразования Shift. На выходе мы получаем три значения в системе RGB (R_shift, G_shift, B_shift), которые выдаются на светодиоды в виде ШИМ-сигналов.

Общая логика преобразования

При такой схеме, нам удобно управлять различными параметрами света и мы сохраняем максимально точно информацию о начальном (базовом) цвете.

 

Реализация преобразований цвета в микроконтроллере.

Проблема реализации управления цветом в микроконтроллере заключается в том, что для подавляющего большинства преобразований требуется умножение байта на дробный коэффициент преобразования (число от 0 до 1).Например, уменьшение яркости вдвое:R_shift = R_base * 0,5G_shift = G_base * 0,5B_shift = B_base * 0,5

С целочисленным умножением в AVR-микроконтроллерах все прекрасно (8-ми битное умножение осуществляется одним оператором всего за 2 такта — до 10 миллионов умножений в секунду!), а вот если мы перейдем в систему чисел с плавающей запятой – это будет на пару порядков медленнее и очень громоздко. В случаях, где нужны будут быстрые пересчеты большого количества значений, микроконтроллер просто не будет успевать.Еще хуже дело с делением (это как вариант уйти от дробного умножения) — аппаратного его просто нет. Программная реализация деления тоже довольно громоздка.

В идеале, все преобразования цвета желательно реализовать при помощи целочисленного умножения, сдвигов бит, сложения и вычитания. Деление вообще не желательно применять.Вот этим мы сейчас и займемся!

Проблема умножения на дробный коэффициент решается очень просто! Если в качестве коэффициента использовать значение размером в байт (0 – 255), принимая максимальное значения байта (255) за единицу, то можно обойтись только целочисленным умножением.

0 ~ 0/255 = 010 ~ 10/255 = 0,04128 ~ 128/255 = 0,5255 ~ 255/255 = 1

Теперь, предыдущий пример будет выглядеть следующим образом:R_shift = (R_base * 128) / 255G_shift = (G_base * 128) / 255B_shift = (B_base * 128) / 255

После умножения двух 8-ми битных значений (R_base*128) мы получаем 16-ти битный результат (два байта). Откидывая младший байт и используя только старший — мы осуществляем деление значения на 256.Деля на 256, вместо положенных 255, мы вносим в результат небольшую погрешность. В нашем случае, когда результат используется для формирования яркости посредством ШИМ, погрешностью можно пренебречь, так как она не будет заметна для глаз.

В ассемблере реализация такого способа умножения на коэффициент элементарна и трудностей не вызовет (всего пара операторов). В языках высокого уровня, нужно позаботиться о том, чтобы компилятор не стал создавать избыточный код.

Дальше, в самих преобразованиях, а покажу остальные альтернативные решения.

 

Переходим к самим преобразованиям.

Напомню, в любом преобразовании участвуют:— базовый цвет, заданный тремя переменными R_base, G_base, B_base (размер Byte)— коэффициент преобразования Shift (размер Byte)

Результат:— «сдвинутый» цвет, в виде трех значений R_shift, G_shift, B_shift (размер Byte)

Записи формул ниже могут показаться странными, но я их прописывал таким образом, чтобы, во-первых, было видно последовательность действий, во-вторых, максимально упростить действия, сводя все к 8-битному умножению, сложению, вычитанию и сдвигу бит.

 

Яркость (Brightness)

— самое простое преобразование.При:Shift=0 светодиод погашенShift=255 светодиод горит базовым цветом.Все промежуточные значения Shift – это затемнение базового цвета.

R_shift = (R_base * Shift) / 256G_shift = (G_base * Shift) / 256B_shift = (B_base * Shift) / 256

* напоминаю, деление на 256 — это просто откидывание младшего байта результата целочисленного умножения 2-х байт.

 

Осветление (Tint) 

— эта величина не входит в систему HSB, но ее удобно использовать в регулировках. Tint – это, своего рода продолжение регулировки яркости в белый цвет.При:Shift=0 – светодиод горит базовым цветомShift=255 – светодиод горит белым цветомВсе промежуточные значения Shift – это осветление базового цвета.

R_shift = (R_base*(255 — Shift)) / 256 + ShiftG_shift = (G_base*(255 — Shift)) / 256 + ShiftB_shift = (B_base *(255 — Shift)) / 256 + Shift

* коэффициент (255 — Shift) можно реализовать одним оператором – битовой инверсией (конечно, при условии, что Shift — это Byte|Char)

 

Светимость (Lightness)

— эта величина тоже не входит в систему HSB. Регулировка осуществляется от выключенного светодиода, через базовый цвет и к белому цвету.При:Shift=0 – светодиод погашенShift=128 – светодиод горит базовым цветомShift =255 – светодиод горит белым цветом.

 Реализуется посредством двух предыдущих преобразований.При  Shift < 128  применяем Brightness  c Shift(for Brightness) = Shift*2При  Shift >=128  применяем Tint c Shift(for Tint) = (Shift-128)*2

 

 Насыщенность (Saturation)

— цветность — переход от серого к цветномуПри:Shift=0 – светодиод горит белым цветом с яркостью, равной среднему значению базового цветаShift=255 – светодиод горит базовым цветомВсе промежуточные значения Shift – это «потеря» цвета.

RGB_average= ((R_base + B_base)/2 + G_base) / 2

* правильней, конечно, так (R_base + G_base + B_base)/3, но придется делить на 3, а это сдвигом не сделаешь

R_shift = (R_base * Shift) / 256 + (RGB_average * (255 — Shift)) / 256G_shift = (G_base * Shift) / 256 + (RGB_average * (255 — Shift)) / 256B_shift = (B_base * Shift) / 256 + (RGB_average * (255 — Shift)) / 256

 

 Изменение тона (Hue) 

Круговое изменение оттенка цвета.Сложное преобразование, которое отличается в каждой из трех зон значений ShiftК примеру, если базовый цвет красный, то при:Shift=0 – светодиод светится краснымShift=85 – светодиод светится зеленымShift=170 – светодиод светится синимShift=255 – светодиод снова светится краснымВсе промежуточные значения Shift – это плавные переходы между цветами.

При  Shift < 86:Shift_a= Shift * 3R_shift = (G_base * Shift_a) / 256 + (R_base  * (255 — Shift_a)) / 256G_shift = (B_base * Shift_a) / 256 + (G_base  * (255 — Shift_a)) / 256B_shift = (R_base * Shift_a) / 256 + (B_base  * (255 — Shift_a)) / 256

При  Shift > 85  and  Shift < 171:Shift_a= (Shift-85) * 3R_shift = (B_base * Shift_a) / 256 + (G_base  * (255 — Shift_a)) / 256G_shift = (R_base * Shift_a) / 256 + (B_base  * (255 — Shift_a)) / 256B_shift = (G_base * Shift_a) / 256 + (R_base  * (255 — Shift_a)) / 256

При  Shift > 170:Shift_a= (Shift-170) * 3R_shift = (R_base * Shift_a) / 256 + (B_base  * (255 — Shift_a)) / 256G_shift = (G_base * Shift_a) / 256 + (R_base  * (255 — Shift_a)) / 256B_shift = (B_base * Shift_a) / 256 + (G_base  * (255 — Shift_a)) / 256

 

Инверсия (Inversion)

— представляет собой переход от одного цвета к его инверсному варианту. Например, инверсный цвет для красного – это голубой.Shift=0 – светодиод светится базовым цветомShift=128 – светодиод горит белым (серым) цветом – средняя точка инверсииShift=255 – светодиод светится цветом инверсным базовомуВсе промежуточные значения Shift – это плавные переходы между цветами.

R_shift = ((255 — R_base) * Shift) / 256 + (R_base * (255 — Shift)) / 256G_shift = ((255 — G_base) * Shift) / 256 + (G_base * (255 — Shift)) / 256B_shift = ((255 — B_base) * Shift) / 256 + (B_base * (255 — Shift)) / 256

Пока это все параметры, которые я надумал регулировать. Если придумаю еще чего интересно, то добавлю сюда позже.

 

Осталась еще одна проблема, которую хотелось бы затронуть в разрезе этой статьи –

Нелинейность восприятия ШИМ человеческим глазом

Оказывается, что человеческий глаз воспринимает яркость свечения светодиода нелинейно. Эта проблема давно известна и с разной степенью успешности ее решают производители разного оборудования. Есть исследования и экспериментальные формулы. Вот, например, график зависимости из этого документа.

Зависимость скважности ШИМ и ощущаемой яркости света

Из графика видно, что в начальных областях регулирования, яркость нам кажется в три раза больше чем измеренная прибором.

То есть, если этот фактор не учитывать, то крутя условную ручку регулятора, мы все изменения получим за первую половину оборота, а вторая половина фактически не будет заметно изменять текущего состояния.

Именно из-за эффекта нелинейности я выше писал о том, что, по факту, 3х-байтный (24битный) цвет совсем не дает те 16 миллионов оттенков, как любят писать многие производители. Полноценных оттенков, в лучшем случае, будет на порядок меньше.

Как решить проблему нелинейность восприятия ШИМ человеческим глазом?В идеале, нужно использовать одну из экспериментально выведенных формул, но, часто, они слишком сложные для вычисления в микроконтроллере.Еще, можно создать таблицу значений для пересчета ШИМ (уменьшив время вычислений, но пожертвовав частью памяти МК).В нашем случае, когда нет необходимости в большой точности передачи нюансов яркости, можно применить упрощенную формулу, так называемой, мощности излучения:

R_PWM = (R_shift * R_shift) / 256G_PWM = (G_shift * G_shift) / 256B_PWM = (B_shift * B_shift) / 256

* умножаем значение само на себя и откидываем младший байт результата.

Вот это, наверное, и все, о чем я Вам хотел рассказать по LED цвету. Все преобразования, описанные в статье, реализованы мною в устройстве AAL. Кроме того, я сделаю отдельный модуль Color в AB-шаблонах. Демонстрацию алгоритмов на RGB-светодиоде и WS2812-пикселе можно посмотреть здесь.

(Visited 9 122 times, 1 visits today)

www.getchip.net

Светлый угол - светодиоды • Светодиоды со сменой цвета

Освещаем наш дом, дачу, предметы интерьера

Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:22

Ребята, у меня светодиоды есть, они сами меняют цвет когда их запитаешь: красный синий зеленый и т.д. Как их запитать чтобы при включении в сеть они ВСЕ одновременно меняли цвет, а то я их поподключал и они в разнобой меняют цвет.. Подскажите пожалуйста!

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение 19jurij72 » 18 май 2013, 16:37

У них у всех внутренние частоты разные , так что не получится.

За это сообщение автора 19jurij72 поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) 19jurij72 Искра знанияИскра знания   Сообщений: 809Зарегистрирован: 24 мар 2011, 19:27Откуда: ст.Лихая Ростовской обл. Благодарил (а): 26 раз. Поблагодарили: 28 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:41

Я подключил последовательно по 2 светодиода, и с одной стороны они одновременно загораются , а те что в обратную сторону идут, опаздывают.Почему те одновременно горят тогда?

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:43

По 2 последовательно подключены и все паралельно

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение ivdor » 18 май 2013, 17:42

Это случайность. У них наверняка вообще ничего не нормируется.А если тебе выдадут даже и не из одной партии, а "щепотку светиков", то может и вообще не подберешь пары

Оно и не что-либо как и не как-либо что. А что касательно относительно - то безусловно. Оно и не надо было бы, но доведись такое дело - вот я вам и пожалуйста. Я все.

PS: используйте вышеприведенную информацию на свой страх и риск..

За это сообщение автора ivdor поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) ivdor Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 3849Зарегистрирован: 29 июл 2011, 00:49Откуда: Псков, СЗФО. Благодарил (а): 24 раз. Поблагодарили: 270 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Invisible_Light » 18 май 2013, 17:57

У таких диодов есть особенности http://www.pro-radio.ru/start/11339/ . Внутри находится чип, управляющий переключением цветов, частота может зависеть от питающего напряжения (тока). Потребляемый ток меняется от светящегося цвета. Засинхронизировать не получится.Если нужны цветодинамические спецэффекты - поищите RGB ленты SMD 5050 и к ним - контроллеры. Ещё более эффектны ленты - "бегущий огонь" и "бегущая волна" (с соответсвующими управляющими контроллерами).http://www.youtube.com/watch?v=jXMuadJQqvMhttp://www.prostanki.com/video/5799/sve ... lna-DLR-9V Invisible_Light Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 5642Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 911 раз.

Вернуться в Светодиоды в быту

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Alexa [Bot], Bing [Bot], comrad, Google [Bot], Google Feedfetcher, jewlight, LE, Ledsvet2017, Ledzuk88, mailru, Majestic-12 [Bot], Nitro, olegbr, pcprofiles, VA, Zadnitca, Яндексбот



ledway.ru

Светлый угол - светодиоды • Светодиоды со сменой цвета

Освещаем наш дом, дачу, предметы интерьера

Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:22

Ребята, у меня светодиоды есть, они сами меняют цвет когда их запитаешь: красный синий зеленый и т.д. Как их запитать чтобы при включении в сеть они ВСЕ одновременно меняли цвет, а то я их поподключал и они в разнобой меняют цвет.. Подскажите пожалуйста!

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение 19jurij72 » 18 май 2013, 16:37

У них у всех внутренние частоты разные , так что не получится.

За это сообщение автора 19jurij72 поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) 19jurij72 Искра знанияИскра знания   Сообщений: 809Зарегистрирован: 24 мар 2011, 19:27Откуда: ст.Лихая Ростовской обл. Благодарил (а): 26 раз. Поблагодарили: 28 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:41

Я подключил последовательно по 2 светодиода, и с одной стороны они одновременно загораются , а те что в обратную сторону идут, опаздывают.Почему те одновременно горят тогда?

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:43

По 2 последовательно подключены и все паралельно

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение ivdor » 18 май 2013, 17:42

Это случайность. У них наверняка вообще ничего не нормируется.А если тебе выдадут даже и не из одной партии, а "щепотку светиков", то может и вообще не подберешь пары

Оно и не что-либо как и не как-либо что. А что касательно относительно - то безусловно. Оно и не надо было бы, но доведись такое дело - вот я вам и пожалуйста. Я все.

PS: используйте вышеприведенную информацию на свой страх и риск..

За это сообщение автора ivdor поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) ivdor Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 3849Зарегистрирован: 29 июл 2011, 00:49Откуда: Псков, СЗФО. Благодарил (а): 24 раз. Поблагодарили: 270 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Invisible_Light » 18 май 2013, 17:57

У таких диодов есть особенности http://www.pro-radio.ru/start/11339/ . Внутри находится чип, управляющий переключением цветов, частота может зависеть от питающего напряжения (тока). Потребляемый ток меняется от светящегося цвета. Засинхронизировать не получится.Если нужны цветодинамические спецэффекты - поищите RGB ленты SMD 5050 и к ним - контроллеры. Ещё более эффектны ленты - "бегущий огонь" и "бегущая волна" (с соответсвующими управляющими контроллерами).http://www.youtube.com/watch?v=jXMuadJQqvMhttp://www.prostanki.com/video/5799/sve ... lna-DLR-9V Invisible_Light Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 5642Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 911 раз.

Вернуться в Светодиоды в быту

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Alexa [Bot], Bing [Bot], comrad, Google [Bot], Google Feedfetcher, jewlight, LE, Ledsvet2017, Ledzuk88, mailru, Majestic-12 [Bot], Nitro, olegbr, pcprofiles, VA, Zadnitca, Яндексбот



ledway.ru

Светлый угол - светодиоды • Светодиоды со сменой цвета

Освещаем наш дом, дачу, предметы интерьера

Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:22

Ребята, у меня светодиоды есть, они сами меняют цвет когда их запитаешь: красный синий зеленый и т.д. Как их запитать чтобы при включении в сеть они ВСЕ одновременно меняли цвет, а то я их поподключал и они в разнобой меняют цвет.. Подскажите пожалуйста!

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение 19jurij72 » 18 май 2013, 16:37

У них у всех внутренние частоты разные , так что не получится.

За это сообщение автора 19jurij72 поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) 19jurij72 Искра знанияИскра знания   Сообщений: 809Зарегистрирован: 24 мар 2011, 19:27Откуда: ст.Лихая Ростовской обл. Благодарил (а): 26 раз. Поблагодарили: 28 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:41

Я подключил последовательно по 2 светодиода, и с одной стороны они одновременно загораются , а те что в обратную сторону идут, опаздывают.Почему те одновременно горят тогда?

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Bangcock » 18 май 2013, 16:43

По 2 последовательно подключены и все паралельно

Bangcock СветлячокСветлячок   Сообщений: 5Зарегистрирован: 18 май 2013, 16:17 Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение ivdor » 18 май 2013, 17:42

Это случайность. У них наверняка вообще ничего не нормируется.А если тебе выдадут даже и не из одной партии, а "щепотку светиков", то может и вообще не подберешь пары

Оно и не что-либо как и не как-либо что. А что касательно относительно - то безусловно. Оно и не надо было бы, но доведись такое дело - вот я вам и пожалуйста. Я все.

PS: используйте вышеприведенную информацию на свой страх и риск..

За это сообщение автора ivdor поблагодарил: Bangcock (18 май 2013, 18:40) ivdor Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 3849Зарегистрирован: 29 июл 2011, 00:49Откуда: Псков, СЗФО. Благодарил (а): 24 раз. Поблагодарили: 270 раз.

Re: Светодиоды со сменой цвета

Сообщение Invisible_Light » 18 май 2013, 17:57

У таких диодов есть особенности http://www.pro-radio.ru/start/11339/ . Внутри находится чип, управляющий переключением цветов, частота может зависеть от питающего напряжения (тока). Потребляемый ток меняется от светящегося цвета. Засинхронизировать не получится.Если нужны цветодинамические спецэффекты - поищите RGB ленты SMD 5050 и к ним - контроллеры. Ещё более эффектны ленты - "бегущий огонь" и "бегущая волна" (с соответсвующими управляющими контроллерами).http://www.youtube.com/watch?v=jXMuadJQqvMhttp://www.prostanki.com/video/5799/sve ... lna-DLR-9V Invisible_Light Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 5642Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 911 раз.

Вернуться в Светодиоды в быту

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Alexa [Bot], Bing [Bot], comrad, Google [Bot], Google Feedfetcher, jewlight, LE, Ledsvet2017, Ledzuk88, mailru, Majestic-12 [Bot], Nitro, olegbr, pcprofiles, VA, Zadnitca, Яндексбот



ledway.ru

Диммируемая LED лампа меняющая цвета ARILUX™ AL-B01 с Bluetooth 4.0 на борту.

Здравствуйте. В своём очередном обзоре я расскажу вам о лампе управляемой по Bluetooth с телефона. Я знаю, что тут недавно были её обзоры. У меня нет такого оборудования, как в её первом обзоре. Поэтому я расскажу о лампе с точки зрения простого обывателя первый раз взявшего в руки эту лампу, а не буду измерять сферического коня в вакууме. Если вам интересно – добро пожаловать под кат, чтобы посмотреть, что из этого вышло.

Заказ оформлен 18 марта, в тот же день магазин выслал её мне. А 19 апреля лампа попала ко мне в руки:

Пакет

Лампа поставляется в картонной коробочке:

Коробочка

Внутри коробки лампу защищает от невзгод путешествия – держатель из прозрачного пластика:

Лампа в держателе

Кроме лампы в коробочке находится только бумажка с QR кодом для скачивания программного обеспечения:

Бумажка с QR кодом

На оборотной стороне – QR код для iOS.

Для начала, характеристики лампы с сайта магазина:

Specifications: Brand:ARILUX Model No.:AL-B01 Connector:E27 Color:Silver Shape:Rectangular Certification:CE,RoHS Warranty:12 months Wattage:7W(equals to 60W incandescent equipment) Voltage:AC 100-240V Luminous:Red:45-75LM,Green:100-150LM,Blue:20-50LM,Warm White:400-550LM Bulb Features:Dimmable Color Temperature:3200 Kelvin Type of bulb:RGBW/CCT Lamp Power Factor:0.6 Dimension:109*58.5mm (H x Dia.) Suitable Phone OS:IOS,Android devices compatible with Bluetooth version 4.0 or later Fixture features:Use phone to download a free app«LED Magic Light v2» in IOS app store or «Magic Light-BLE» in Google play store and then connect bulbs to phone. И вот герой сегодняшнего обзора, лампа ARILUX™ AL-B01:

Имеет алюминиевый корпус с ярко выраженными рёбрами радиатора охлаждения. Сборка аккуратная и качественная.

Посмотрим, сколько она потребляет на самом деле:

Яркость во всех случаях 100%.

Обычный белый свет:

Красный:

Я не хочу перегружать обзор лишними фотографиями. Поэтому, просто напишу, что синий и зелёный цвета – имеют такую же потребляемую мощность, как и красный: 2,7 Ватт.

Почему такая разница с белым цветом – вы узнаете в обзоре чуть дальше.

И заодно замер семиваттной светодиодной лампы, которая трудилась в люстре у меня в комнате, и на замену которой пришла лампа ARILUX™ AL-B01:

Замерим освещенность. Точно так же у нас проверяют освещенность рабочих мест. Люксметр располагается на поверхности рабочего стола, Настольная лампа находится на высоте примерно 60 сантиметров от столешницы.

Контрольный замер. Настольная лампа выключена:

Для сравнения.

Лампа накаливания 100 Ватт:

Старая светодиодная лампа:

Теперь вкручиваем ARILUX™ AL-B01. Белый цвет:

И опять, чтобы не перегружать обзор. Красный, синий и зеленый цвета показали одинаковый результат:

Как любой простой пользователь лампы, я просто обязан её разобрать.

Снимем матовый светорассеиватель из пластика:

Теперь становится ясно, почему такая разница в мощности и яркости свечения лампы в белом и остальных цветах:

По окружности расположились 15 обычных светодиодов. А только пять трёхцветных светодиодов расположились в центре.

Открутим 2 самореза:

И вот тут нас ждет проявление жадности производителя. Термопасты между алюминием пластины со светодиодами и радиатором вообще нет. Неудивительно, что пластина нагревалась сильно, а радиатор был чуть теплый и выполнял больше декоративные функции, чем реально охлаждал. Нанесение термопасты исправило эту проблему и радиатор действительно стал выполнять свою задачу.

Посмотрим на плату управления:

Видно антенну Bluetooth. И всё это работает на чипе CC2540 от Texas Instruments.

Вот его структурная схема:

А так же типовая схема ключения для применения в лампах подобной этой:

Основной же драйвер – является обычным драйвером для светодиодных ламп. Точно такой же стоит в старой лампе, предшественнице ARILUX. И особого интереса не представляет. Единственное, что в ARILUX он аккуратно размещен в специальных пазах:

Вкрутим лампу в люстру. Рядом с ней горят 2 другие семиваттные лампочки. Светят они послабже. К тому же ARILUX имеет более теплый свет. В реальности это не особенно заметно, но фотоаппарат это хорошо показал наверное вы сразу поймете, где она:

ARILUX находится слева вверху.

Вот как выглядят различные цвета в люстре:

И управляется все это по Bluetooth с устройств на Android или iOS.

И вот тут опять начинается ложка дёгтя. Причем не ложка уже, а целый ковш.

Во-первых, не стоит скачивать программу по QR коду. Китайские сервера имеют очень медленную отдачу. Поэтому проще и быстрее установить программу из маркета.

Во-вторых,. Для начала я поставил программу на телефон с Android 4.4.2. И всё бы ничего. Управлялось всё нормально, до попытки создать будильник. Программа отказывалась это делать и зависала. При этом Bluetooth начинал жить своей собственной жизнью. Хаотично включаясь и отключаясь и начинала подряд крашится программа LBE. Помогала только перезагрузка телефона. Может, конечно это конфликт двух этих программ, но я не стал разбираться и установил программу управления на планшет с Android 6.0.1, который живёт дома и на котором тоже установлено LBE.

Конфликтов тут никаких не было. Все управление работало, будильники создавались… Но…

Программа при запуске потребовала включить на планшете GPS для геопозиционирования. И если другие программы, когда им в этом отказывали – проглотив обиду работали и дальше, то программа управления лампой просто закрывается, если не включить GPS.

Зачем это сделано? Непонятно. Да, программа при установке получает разрешение на доступ в интернет. Я установил ей эти права по запросу. И она не разу не попросилась в сеть. Поэтому, зачем ей GPS – непонятно вдвойне . Ладно, включаем GPS. Программа запускается.

В этом окне можно выбрать цвет свечения и яркость:

Будильники устанавливаются, но лампа не имеет памяти для будильников. Поэтому будильник сработает, только если рядом будет устройство с запущенной программой. Будильник включит или выключит лампу, в зависимости от того, какой будильник вы создали. Про будильник будет еще написано в конце обзора.

Здесь включаются различные переливы цвета:

В следующем меню при воспроизведении музыки на устройстве – лампа начинает мигать в такт музыке. Как она это делает – вы можете увидеть видео в конце обзора:

Примерно аналогичная функция. Включается микрофон, и лампа мигает в такт разговора:

Функция камеры. Вы наводите камеру на предметы разных цветов, и лампа начинает светится этим цветом, как хамелеон:

И вот наступила ночь. Решил включить лампу как ночник, слабеньким красным свечением. Предварительно несколько раз проверив, что таймер срабатывает корректно и без сбоев. Поставив таймер на выключение через 1 час, я засыпал с воспоминаниями, как в молодости печатал фотографии при таком освещении…

А утром проснулся под этот же красный фонарик. Таймер не сработал, хотя программа была запущена.

Что можно сказать о данной лампе. Отличная задумка, хорошая реализация и железо, и крайне отвратительное программное обеспечение. Хотя может его и допилят. Программа вроде как регулярно обновляется.

Здесь вы можете посмотреть коротенькое видео работы лампы:

Вот и всё о лампе ARILUX™ AL-B01 с точки зрения простого обывателя. И если вы читаете эти строки – спасибо вам, значит вы смогли дочитать этот обзор до конца.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru

Управление яркостью и цветом светодиодных лент

Друзья, посетители сайта ledtema.ru. Эта статья поможет разобраться в тонкостях светодиодного освещения как потенциальным заказчикам, так и «очумелым ручкам» любителей. Выбор комплектующих сегодня достаточнобольшой и не растеряться и, тем более, не нарваться на нечистых на руку «деятелей» сможет не каждый электрик, не говоря уж об обычном гражданине.Как управлять яркостью и цветом светодиодных лент?

Для изменения яркости свечения светодиодных лент служат т.н. диммеры. Эти приборы чаще всего применяются для  управления одноцветными лентами и их задача плавно менять яркость освещения. А вот для многоцветных или, как принято говорить, RGB-лент необходимы контроллеры.   Контроллер изменяет не только яркость свечения светодиодов, но и общий (до нескольких миллионов)цвет ленты, а так же регулирует скорость смены её цветов. Обычно контроллер заранее запрограммирован на несколько режимов работы и менять режимы можно одним нажатием кнопки на пульте дистанционного управления. Самые простые контроллеры имеют на корпусе три регулятора для каждого из трёх основных цветов спектра т.е. красный(red), зелёный(green) и синий(blue). Посредством смешения трёх основных, достигается необходимый цвет ленты. Более серьёзные модели оснащены пультом управления и могут работать не только по ранее установленным программам, но и по программам заданным пользователем. Пульты управления работают как на инфракрасных лучах и работают в пределах прямой видимости ( обычно около 20м), так и передающие радиосигнал на более далёкие расстояния. Профессиональные контроллеры передают сигнал с помощью специального программного обеспечения через компьютер по специальному протоколу, например DMX-512. Существуют и сложные, супер-навороченные бытовые контроллеры, использующие протокол DMX, с сенсорными пультами управления: 

   При всём при этом, включить контроллер в цепь управления светодиодными лентами не так трудно. Требуется обратить внимание на соблюдение полярности и качеству пайки коннекторов, которые служат для соединения лент с приборами питания и управления, а так же отрезков лент между собой. 

 В любом случае выбор за вами. Дерзайте, дорогие друзья!

ledtema.ru

Вопросы и ответы по светодиодам

Ответы по светодиодам:

Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую - донорскими.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему?

Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года. 

Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют.

Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 - 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод - низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

Только одним - ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2 - 3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.

В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо - не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

Исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем "синее" светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

Голубые светодиоды можно сделать на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны - карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?) У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал кпд и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и служили недолго.

Оставалась надежда на нитриды. Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом равновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения - нитрилы алюминия и индия - тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но... проблему не удавалось решить до конца 80-х годов.

Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: "Ну, это ж на сапфире - дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош..." - и работы Панкова не поддержали. Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ обнаружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и даже запатентовала устройство оптической памяти. Но тогда загадочное явление объяснить не удалось. Это сделали японцы - профессор И. Акасаки и доктор X. Амано из университета Нагоя. Обработав пленку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.

Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами профессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное сканирование, что смог получить эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод. Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10 - 20 млн голубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых светодиодов.

Квантовый выход - это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход.Внутренний - в самом p-n-переходе, внешний - для прибора в целом (ведь свет может теряться "по дороге" - поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих - 35%. Внешний квантовый выход - одна из основных характеристик эффективности светодиода.

Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый - смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет.

Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа.

И наконец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет. 

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения - суммарные цветовая температура и цвет "плывут" за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих - люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.

Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы - у них разные области применения.

Светодиод - низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше - от нескольких сотен мА до 1 А в проекте.

В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В). При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Я

ркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения. Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй - световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод. Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

В рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода - то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через светодиод. 17. Можно ли регулировать яркость светодиода? Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания - этого-то как раз делать нельзя, - а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20 - 50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.

Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо - доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют.

Что касается выращивания кристаллов, то основная технология - металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращиваемых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцепторами, чтобы создать p-n-переход с большой концентрацией электронов в n-области и дырок - в р-области. За один процесс, который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 6 - 12 подложках диаметром 50 - 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 - 2 млн долларов.

Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это - технология, требующая высокой культуры. Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24x0,24 до 1x1 мм2.

Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый свето-диод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол.

Около половины стоимости светодиода определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-технологии (surface montage details - поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board).

Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора - в этом случае она делается из металла. Так создаются светодиодные модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть 50 - 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 - 2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это - технология, требующая высокой культуры. Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24x0,24 до 1x1 мм2. Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый светодиод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. 

Около половины стоимости светодиода определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-техноло-гии (surface montage details - поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board).

Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора - в этом случае она делается из металла. Так создаются светодиодные модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются светодиодные сборки на круглом массивном радиаторе. Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах.

Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

Вопросы по ветрогенераторам

Вопросы по солнечным энергосистемам (зарядные устройства, солечные панели, солнечные батареи)

 

Назад

www.altie.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта