Меню

Почему светодиоды меняют цвета



За счет чего светодиоды меняют цвет?

Почему светодиоды, при изменении напряжения, меняют цвет?

Чтобы разобраться, за счет чего, в результате каких факторов внешнего и внутреннего воздействия, светодиоды меняют цвет, необходимо разобраться с общим устройством этого полупроводникового прибора. Оказывается, что изменение цветового спектра при свечении светодиода, независимо от типа и конструкции, происходит в результате изменения параметров напряжения. Оказывается, что под таким воздействием даже самый обыкновенный светодиод (например, оранжевый) изменит цвет по мере увеличения напряжения в сети. Сначала это будет желтый, затем светло-зеленый тон, а далее диод попросту перегорит.

Общий принцип явления

Внутреннее устройство любого полупроводникового диода (и светодиода, в том числе) – это два полупроводника, которые имеют разный уровень проводимости. В первом, электрический ток проходит за счет известного физического явления, обеспечивающего перемещение так называемых «свободных» электронов, а во втором – благодаря перемещению «дырок». Это места, где отсутствуют сами электроны.

На участке цепи, где обеспечено последовательное или параллельное соединение полупроводников, постоянно протекает процесс, называющийся рекомбинация. Электрон занимает положение «дырки», в результате, атом становится нейтральным. И вот в этот самый момент фиксируется излучение фотонов.

Эта излучаемая энергия, это не что иное, как цвет. Он может изменяться с учетом влияния следующих основных факторов:

  1. Тип полупроводника, из которого светодиоды сделаны.
  2. Какой вид примесей используется в месте контакта полупроводников.
  3. Размер запретной зоны по ширине, место, где протекает процесс рекомбинации.
  4. Параметры, величины, влияющие на проявление силы тока на данном участке электрической цепи.

Проще всего воздействовать на светодиод, добиваясь изменения цвета, регулируя величину электрического тока. Добиваются этого путем перемены параметров напряжения. В соответствии с законом Ома увеличение напряжения в цепи приводит к пропорциональному увеличению силы тока. Соответственно, в этот момент энергия фотона будет увеличиваться. Результатом будет перемещение цвета по направлению к холодной, синей части спектра.

Основные принципы формирования цвета с использованием светодиодов

Полезно будет вспомнить, что любой цвет и оттенок, формируется за счет трех основных цветов:

Комбинируя параметры этих трех цветов можно легко получать практически любые оттенки. Главное – правильно подбирать пропорции.

Исходя из этого параметра, чтобы любой световой прибор имел возможность менять цвета и оттенки, он должен иметь не менее трех источников света. Фактически, так оно и есть. Любой RGB-светодиод, это не что иное, как три излучающих кристалла, заключенных в едином корпусе.

Управление и контроль работы такого светодиода осуществляется за счет использования контроллера. Каждый светодиод, меняющий цвет, оснащен таким контроллером. Это устройство управляет каждым отдельным цветом.

Характерные особенности световых эффектов

Выясняя, как за счет рекомбинации дырок и электронов появляется неодинаковое излучение света, в результате чего светодиоды меняют цвет. Это излучение специалисты характеризуют параметрами квантового выхода. Эта величина получается в результате формирования определенного количества выделенных световых фантов.

  • Внутренний. Находится внутри полупроводникового перехода.
  • Внешний. Его место – непосредственно конструкция самого светодиода.

В первом случае теоретически можно обеспечить квантовый выход в параметрах, близких к 100% показателям. Но при одном условии – потребуется создавать экстремально высокие (для данного диода) токи и обеспечить эффективный отвод тепла.

Второй уровень предусматривает рассеивание части света внутри самого источника. Это свечение в основном поглощается элементами конструкции осветительного устройства, в результате снижается общая эффективность излучения.

RGBW светодиоды

Мы уже отмечали, что для формирования идеально белого цвета, необходимо обеспечить эффективную работу каждого RGB-светодиода, для чего максимально точно отбалансировать яркость свечения по каждому отдельному кристаллу. На практике это сделать достаточно сложно, поэтому, чтобы решить задачу кратчайшим путем, следует дополнить устройство диода кристаллом четвертого свечения. То есть, к красному, синему и зеленому кристаллам, являющимися обязательными компонентами современного диода, добавляется еще один кристалл – белый.

Подведем итог

Очевидно, что в конструкции современного светодиода имеются элементы, позволяющие при определенных условиях менять цвет. Основная причина этого – поведение контроллера, который под воздействием меняющегося напряжения передает соответствующие команды на RGB-светодиод.

Источник

Светодиод плавно меняет цвет от красного до зеленого

Marián Štofka, Bratislava

Изменяя соотношение токов через красный и зеленый светодиоды, вы можете получить 32 градации цвета

Читайте также:  День рождения желтого цвета

В показанной на Рисунке 1 схеме, позволяющей формировать цвета 32-х оттенков, используются красный и зеленый светодиоды. Постоянный ток делится на две части. Одна течет через красный светодиод, другая – через зеленый. Ток красного светодиода можно изменять в пределах 100%, и соответственно, будет изменяться ток зеленого светодиода, как разность между суммарным током и током красного. Глаз будет воспринимать результирующий свет как смесь оттенков красного и зеленого. Грубо говоря, переход от красного к зеленому цвету будет происходить через оранжевый, янтарный и желтый.


Кликните для увеличения
Рисунок 1. Путем кратковременного замыкания управляющих выводов (Pullup) или (Pulldown) на «землю», эта схема позволяет установить один из 32 оттенков между красным и зеленым цветами.
Надписи на схеме
GREEN ЗЕЛЕНЫЙ
RED КРАСНЫЙ
BLUE СИНИЙ
LOGIC CONTROL ЛОГИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ УПРАВЛЕНИЯ

Цифровой потенциометр AD5228 (IC3) фирмы Analog Devices имеет 32 положения и, соответственно, определяет разрешение всей схемы. Движок потенциометра можно перемещать вручную кратковременными замыканиями на «землю» управляющих выводов (Pullup) или (Pulldown). Цифровой потенциометр не имеет внутренней памяти, поэтому установку цвета нужно производить после каждого включения питания.

Если выводы и постоянно подключены к «лог. 0», движок непрерывно перемещается со скоростью порядка 0.25 с на шаг, и цвет свечения дискретно изменяется (Рисунок 2). Есть возможность задать начальное положение, в которое будет устанавливаться схема при включении питания. Если вывод PRE (Preset) подключить к напряжению высокого уровня, начальный цвет свечения будет на 100% красный. Если же подключить вывод PRE к «лог. 0», движок будет устанавливаться в среднее положение, а цвет свечения окажется желтым.

Рисунок 2. При постоянном подключении вывода к «земле» цвет свечения квазинепрерывно меняется от красного к зеленому за время равное, приблизительно, 8 с.

В схеме использован высокоэффективный трехцветный светодиод ASMT-MT00 фирмы Avago Technologies (Рисунок 3). Синий светодиод не используется. Но, безусловно, вы имеете возможность подключить светодиоды прибора в любой, из оставшихся пяти комбинаций: красный/зеленый, красный/синий, синий/красный, зеленый/синий, или синий/зеленый.

Рисунок 3. Высокоэффективный трехцветный светодиод ASMT-MT00 фирмы Avago Technologies.

Несмотря на то, что сумма токов, протекающих через красный и зеленый светодиоды не превышает одной четверти от номинального тока каждого светодиода, интенсивность светового излучения, все равно, высока, и вам не следует смотреть на зажженный светодиод IC1 с расстояния менее 30 см.

IC2, IC3 и IC4 образуют первичный источник двух комплементарных аналоговых напряжений (Ссылка 1). IC3 заменяет классический механический потенциометр. Комплементарные напряжения являются входными для двух каскадов усиления, каждый из которых сделан на маломощном транзисторе Q1 и транзисторе средней мощности Q2.

Усилительные каскады, в совокупности с операционными усилителями, выполняют функцию преобразователей напряжение-ток. Каждый каскад управляет своим светодиодом. Датчиками тока служат резисторы RE. Резисторы RB предназначены для устранения токов утечки составных транзисторов. В принципе, мощные каскады можно было бы сделать и на одном транзисторе. Составные использованы для того, чтобы повысить точность преобразования напряжение-ток. В однокаскадной схеме относительная ошибка равна, примерно, 1/β, а в двухкаскадной 1/(β1β2), где β1 и β2 – коэффициенты усиления транзисторов по току, для нашей схемы примерно 300 и 100, соответственно. Ошибку вызывает базовый ток транзистора Q1, который суммируется с выходным током на резисторе RE.

Этой схеме можно придумать множество применений, от развлечений и игрушек, до экспериментальной психологии и использующего оптоэлектронику современного искусства.

Соберите низкочастотный генератор на 0.05 Гц со скважностью 50%, и вы сможете получить медленные, плавные, квазинепрерывные переливы цветов от красного к зеленому и обратно.

Ссылка

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Почему светодиод светится разными цветами?

От чего зависит цвет светодиода? Может от цвета пластиковой оболочки? А как тогда обстоят дела с SMD светодиодами, у которых кристалл можно увидеть невооруженным глазом и там уж точно никакой цветной оболочки нет. Давайте же узнаем, почему светодиод светится разными цветами и от чего это зависит?

Начнем с самого простого варианта . Различный цвет свечения светодиода можно получить, просто окрасив его оболочку в тот или иной цвет. Такие светодиоды встречаются довольно часто, а в их основе находиться обычный белый светодиод . Таким нехитрым образом можно получить самые разные цвета свечения.

Читайте также:  Какие цвета считаются деловыми

Кстати , устройство обычного белого светодиода не такое уж и простое. В основе таких диодов находиться бирюзовые или ультрафиолетовые светодиоды , в которых для белого свечения применяют специальный состав — люминофор .

Из чего состоят кристаллы?

А как быть со светодиодами, у которых прозрачная оболочка, или же с SMD светодиодами? В таких светодиодах применяются особые материалы для создания светоизлучающего кристалла.

Наиболее распространенным материалом для производства кристаллов являются различные соединения Галлия . В основном используются соединения Галлий Фосфида трехвалентного, в которые добавляют различные примеси. С помощью этих соединений получают светодиоды со свечением красного, оранжевого желтого и зеленого цвета. Но из текста мало понятно, давайте рассмотрим графические материалы.

Как видим, для обеспечения определенного свечения светодиодов используются различные соединения химических материалов. Обратите внимание, некоторые соединения применяются в светодиодах с различным цветом светимости. Это означает, что в таких светодиодах материал-основа дополнительно обрабатывается различными химическими соединениями.

Цвет получаемый совмещением.

Несколько иначе обстоят дела с инфракрасными и ультрафиолетовыми диодами, так как они излучают свет соответственно в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. А вот бирюзовый светодиод состоит из двух светодиодных кристаллов — синего и красного, которые вместе дают такой цвет.

Кстати, двух и трехцветные светодиоды довольно распространены. Зачем изобретать новые материалы дающие определенное свечение, если можно просто подобрать несколько цветных диодов, дающих нужный цвет и объединить их в одном корпусе! Таким образом устроены RGB светодиоды . Вот только в них применяется сразу три светодиодных кристалла — красный, синий и зеленый соответственно.

Теперь вы знаете, почему светодиоды могут давать различное свечение. Как видим, все довольно просто — есть несколько основных видов светодиодов, которые дают основные цвета, а уже с их помощью различных комбинаций этих кристаллов можно получить новый, определенный цвет свечения.

Источник

Как регулировать яркость и цвет светодиодных ламп? 6 готовых решений

Содержание

Типы светодиодного освещения

Прежде чем говорить про регулировку работы светодиодов, нужно разобраться, какие они бывают и как подключаются к сети. Это важно как на этапе выбора осветительных приборов, например, если у вас новая квартира и вы только подбираете лампочки, так и при наличии готовой системы освещения. Вы поймете, какой вариант вам подходит и какие дополнения могут потребоваться.

Для справки: светодиоды могут изменять яркость свечения при изменении силы тока. Регулировать этот ток нужно при определенном значении напряжения.

Лампочки с рабочим напряжением 220 В

Это светодиодные лампочки, например, с цоколем Е14 и Е27, которые устанавливаются в светильники, бра, люстры, напрямую подключенные к сети 220 В. Но не все могут менять свечение – нужны диммируемые лампы, о которых мы расскажем во втором блоке статьи.

Светодиоды с напряжением 12 – 24 В

Такие источники света используются в потолочных светильниках, споттерах и других приборах с цоколем, например, G4, GX57, G5.3. Низковольтными считаются светодиодные LED-ленты, для их работы используется драйвер. Управление осуществляется через контроллер, о котором мы расскажем далее – в числе готовых решений.

Готовые решения

Мы собрали самые популярные товары на рынке осветительных устройств. С их помощью вы сможете управлять интенсивностью и цветовым оттенком ламп. У нас получился список из 6 пунктов.

1. Для плавного изменения яркости диммером

Диммируемые лампочки – это светоизлучающие устройства с плавно изменяемой интенсивностью светового потока. Для регулировки нужно дополнительное приспособление – диммер. Он может устанавливаться на место выключателя, если нужно регулировать освещение встроенных электроосветительных приборов. В светильниках и бра может быть предусмотрен регулятор с вращающимся колесиком – тот же диммер, но установленный непосредственно на проводе к осветительному прибору.

Современные диммеры могут иметь поворотный, нажимной или поворотно-прижимной регулятор. Есть модели, которыми можно управлять дистанционно – с пульта или звуковыми командами. При выборе стоит обратить внимание на максимально допустимую мощность подключаемых лампочек. Например, ее значение может составлять 300, 400 или 600 Вт.

2. Для шаговой регулировки яркости

В этом сегменте вы найдете диммируемые лампочки с маркировкой step dimmable. К примеру, такие есть у бренда Gauss. Интенсивность свечения у них меняется не плавно, а ступенчато. Диммер не нужен – достаточно серийного нажатия на обычный выключатель. С каждым щелчком яркость меняется.

Читайте также:  Вещь имеет синий цвет

Например, запрограммированный цикл может быть таким: яркость 100% (максимальная) – яркость 75% – яркость 50% – яркость 20% (минимальная) – яркость 100% (максимальная) – далее по кругу.

3. Для шаговой регулировки цветовой температуры

Такое решение необходимо для многофункциональных помещений, которые в разные часы могут быть местом отдыха, работы, семейных встреч. Эту задачу решают лампы с регулировкой цветовой температуры между нейтральным (белым) и теплым (желтым) свечением. Изменение этого параметра осуществляется пошагово – при каждом нажатии на выключатель.

4. Для шагового переключения между белым цветом и УФ-режимом

Существуют бактерицидные лампы, которые выполняют две функции – освещение и обеззараживание помещения. Регулировка осуществляется так же, как у предыдущих шаговых устройств: при нажатии на выключатель можно выбрать нужный режим – освещение или стерилизация. За счет ультрафиолетового излучения уничтожается до 99% известных бактерий. В зависимости от мощности одна лампа способна охватить помещение площадью до 10 – 20 кв. м. Использовать ее рекомендуется в светильниках с открытым плафоном.

5. Для шаговой регулировки цвета

  • Лампы RGB – имеют стандартный цоколь, например, Е14 или Е27, а переключение по цветам осуществляется при каждом нажатии на выключатель. К примеру, такие модели есть в ассортименте бренда Volpe. Их используют в качестве декоративной подсветки, дизайнерских решений и элементов оформления.
  • Светодиодные ленты RGB – встраиваются в конструкции подвесных потолков, ниш, кухонных гарнитуров. Эти источники света могут играть роль дополнительной и декоративной подсветки. Имеют низковольтное напряжение – 12 или 24 В, поэтому подключаются к сети через адаптер. Для смены режимов используется RGB-контроллер, управляемый с пульта. Как правило, наиболее удобным решением является покупка набора, в который входит все необходимое для подключения и работы такой системы.

6. Для плавной регулировки яркости и цвета по Wi-Fi

Такие решения используются в системе умного дома, которая позволяет управлять всеми процессами с мобильного телефона. К примеру, у производителя Gauss вышла серия для освещения – она называется «Умный свет» и включает в себя светодиодные лампы различной формы. Их можно объединять в группы через приложение и задавать настройки. Вы сами устанавливаете временной интервал диммирования – от 0 до 100 секунд. Для вашего комфорта предусмотрены световые режимы по расписанию, например, «Пробуждение» и «Перед сном». Можно задействовать режим «Отпуск» на время длительного отсутствия, чтобы создать иллюзию нахождения в доме людей.

У бренда Rubetek тоже есть лампочки, светом которых можно управлять по Wi-Fi. Например, у модели RL-3103 меняется интенсивность и цвет – предусмотрено более 16 млн оттенков. Для работы надо скачать на телефон приложение rubetek. Вы сможете настраивать разные режимы и задействовать функцию «Имитация присутствия владельцев». Умная лампа синхронизируется с помощниками Сири и Алиса.

Светодиодные лампы с Wi-Fi очень экономичны – они потребляют в 5 раз меньше энергии, чем лампы накаливания. А за счет снижения интенсивности яркости можно сэкономить еще больше электроэнергии.

Все ваши плюсы

Изменяемая яркость и цветность ламп – сравнительно новое решение на рынке освещения. И если лампочки, которые включаются по хлопку или датчику движения, есть даже в подъездах домов, то другие технологии остаются пока без внимания. А зря! Ведь управление освещением открывает массу возможностей.

  • Экономия – уменьшив интенсивность светового потока, можно снизить энергопотребление.
  • Функциональность – одну лампочку удается использовать для разных целей: работы, отдыха, чтения, дежурного освещения.
  • Комфорт – настраивайте свет так, как вам удобно: для расслабления и медитации или наоборот, для сосредоточенной деятельности.
  • Стиль – изменяемый оттенок или цвет может стать частью дизайнерского оформления жилых помещений, кафе, ресторанов, зон коворкинга, клубов и детских центров.
  • Шаг вперед – светодиодные технологии освещения используются в системах умного дома и синхронизируются с голосовыми помощниками.

А какое решение для управления освещением выберете вы? Светодиодные технологии открывают массу возможностей! Выбирайте то, что нужно вам – в нашем каталоге.

Источник