Analyse du principe de changement de couleur des LED RVB

Introduction aux DEL

Les diodes électroluminescentes sont simplement appelées LED. Il est composé de composés contenant du gallium (Ga), de l’arsenic (As), du phosphore (P), de l’azote (N), etc. Lorsque les électrons et les trous se recombinent, il peut émettre de la lumière visible, il peut donc être utilisé pour fabriquer des émetteurs de lumière. diodes. Utilisés comme voyants lumineux dans les circuits et les instruments, ou composés d’affichages textuels ou numériques. Les diodes à l’arséniure de gallium émettent une lumière rouge, les diodes au phosphure de gallium émettent une lumière verte, les diodes au carbure de silicium émettent une lumière jaune et les diodes au nitrure de gallium émettent une lumière bleue. En raison de ses propriétés chimiques, il est divisé en diodes électroluminescentes organiques (OLED) et en diodes électroluminescentes inorganiques (LED).

 

Caractéristiques des DEL

Tension

La LED utilise une alimentation basse tension, la tension d’alimentation est comprise entre 3 et 24 V CC, selon le produit, il y a aussi quelques DC36V, DC40V, etc., c’est donc une alimentation plus sûre que d’utiliser une alimentation haute tension , particulièrement adapté aux lieux publics.

 

efficacité

Par rapport aux lampes à incandescence ayant la même efficacité lumineuse, la consommation d’énergie est réduite d’environ 80 % et les lampes à économie d’énergie sont réduites d’environ 40 %.

 

applicabilité

Le volume est petit, chaque puce LED d’unité est carrée de 3 à 5 mm, elle peut donc être préparée dans différentes formes d’appareils et convient à des environnements variables

 

la stabilité

100 000 heures, la décroissance lumineuse est de 50% de la valeur initiale

 

Temps de réponse

Le temps de réponse de la lampe à incandescence est d’une milliseconde et le temps de réponse de la lampe à LED est d’une nanoseconde

 

Pollution environnementale

Ne contient pas de mercure métallique nocif, etc.

 

Couleur

La diode électroluminescente peut facilement ajuster la structure de bande d’énergie et la largeur de bande interdite du matériau par des méthodes de modification chimique pour réaliser une émission de lumière multicolore rouge, jaune, verte, bleue et orange. La tension de fonctionnement du tube de lumière rouge est relativement faible et la tension de fonctionnement des diodes électroluminescentes rouge, orange, jaune, verte et bleue de différentes couleurs augmente séquentiellement.

 

le prix

Le prix des LED devient de plus en plus civil. En raison des caractéristiques d’économie d’énergie des LED, peut-être que dans un proche avenir, les gens remplaceront les lampes à incandescence par des lampes à LED. Certaines routes urbaines, écoles, usines et autres lieux en Chine ont été remplacés par des lampadaires à LED et des lampes à économie d’énergie.

Comment contrôler le changement de couleur des diodes électroluminescentes tricolores

La lampe à changement de couleur LED est un nouveau type d’ampoule. Sa forme est la même qu’une ampoule à incandescence blanche laiteuse normale, mais elle changera automatiquement de couleur à un certain intervalle de temps après son allumage. Il émet cycliquement de la lumière cyan, jaune, verte, violette, bleue, rouge et blanche. Il convient aux fêtes d’anniversaire en famille, aux fêtes de fin d’année, aux vacances du Nouvel An chinois, ajoute de la joie au festival, et peut également être utilisé dans les lieux de divertissement et comme éclairage publicitaire. L’ampoule à changement de couleur se caractérise par une économie d’énergie (consommation d’environ 1 W), une longue durée de vie, une utilisation facile et un prix bas.

 

Le principe optique de la décoloration

La lumière à changement de couleur est composée de trois couleurs primaires de LED rouge (R), verte (G) et bleue (B). La LED bicolore nous est très familière, généralement composée de LED rouge et de LED verte, elle peut émettre seule de la lumière rouge ou verte. Si la lumière rouge et la lumière verte sont brillantes en même temps, les lumières rouge et verte sont mélangées en orange-jaune. Le principe de changement de couleur de la lampe à changement de couleur est le suivant : lorsque les trois LED de couleur primaire allument respectivement deux LED, elles peuvent émettre des couleurs jaune, violet et cyan (par exemple, les LED rouges et bleues émettent une lumière violette lorsqu’elles sont allumées ). Si les LED rouges, vertes et bleues sont allumées en même temps, cela produira une lumière blanche. S’il existe un circuit qui peut faire s’allumer les LED rouges, vertes et bleues deux par deux, s’allumer individuellement et allumer les trois LED de couleur primaire en même temps, il peut émettre de la lumière de sept couleurs différentes.

L’alimentation fournit une tension de 15 V au réseau de LED et une tension de 14,6 V au contrôleur de LED. Lorsque l’une des bornes de sortie (1, 2, 3) du contrôleur est au niveau bas, la LED verte s’allume ; si les trois bornes de sortie sont de niveau bas, il émettra une lumière blanche (les LED verte, rouge et bleue sont toutes allumées).

Le contrôleur LED est la clé de la lampe à changement de couleur, et il est pris en charge par le CD4060.

Le circuit de la lampe à LED à changement de couleur est composé d’une partie d’alimentation, d’une partie de commande à changement de couleur et d’un réseau de LED à trois couleurs primaires.

Le circuit abaisseur de condensateur composé du condensateur Buck C2, du redresseur pleine onde D2-D5 et de la diode de régulation de tension D4 est un circuit de conversion AC/DC typique. La diode Zener 15V (strictement limitée) est utilisée comme alimentation pour piloter le réseau de LED. Après le filtre D1 et C1 (environ 145V), la tension est fournie au CD4060 et la tension de réinitialisation (niveau haut). La résistance R4 connectée en parallèle avec le condensateur C2 fait que lorsque l’alimentation est déconnectée, la charge sur C2 est déchargée par R4 pour empêcher le culot de la lampe d’être chargé.

La caractéristique de ce type d’alimentation est que lorsque la tension de charge est bien inférieure à 220V, le courant de charge IL≈69C (C est le condensateur abaisseur, l’unité est uF, l’unité de IL est mA). Par exemple, lorsque C=0,47 u F, le courant traversant la charge est d’environ 32,4mA, et ce courant est relativement stable. De plus, cette alimentation a une petite taille (faible encombrement). L’inconvénient est qu’il n’est pas isolé du secteur, et qu’il doit être enfermé dans le porte-lampe et avoir une bonne isolation.

 

Contrôle des couleurs des LED RVB et mélange des couleurs

À propos du mélange de couleurs additif :

Les lampes à LED utilisent plusieurs sources lumineuses pour obtenir différentes couleurs et intensités. Pour l’industrie de l’éclairage des arts de la scène, le mélange additif des couleurs est un sujet courant. Pendant de nombreuses années, les praticiens ont utilisé des lampes avec des filtres de couleur pour projeter la même zone sur l’écran du ciel. Cette méthode n’est pas facile à contrôler. Le premier luminaire intelligent utilisé par l’auteur est un projecteur avec 3 sources lumineuses MR16 avec des filtres de couleur rouge, vert et bleu. Au début, ce type de lampes n’avait que 3 canaux de contrôle DMX512 et aucun canal de contrôle d’intensité indépendant. Il est donc difficile de garder la couleur inchangée pendant le processus de gradation. Habituellement, les programmeurs de scanner configurent également un “éclairage et changement de couleur” pour éteindre facilement les lampes. Bien sûr, il existe un meilleur moyen, qui ne sera pas répertorié ici.

Contrôle et définition des couleurs :

Si les utilisateurs n’utilisent pas de valeurs DMX pures pour contrôler les lampes intelligentes, mais utilisent une méthode de contrôle abstraite, une valeur d’intensité virtuelle peut être utilisée. Même si le fabricant stipule que le luminaire utilise 3 canaux DMX, la méthode de contrôle abstraite peut également se voir attribuer 4 poignées pour contrôler : la valeur d’intensité et 3 paramètres de couleur.

 

Ici, nous utilisons “3 paramètres de couleur” au lieu de rouge, vert et bleu, car RVB n’est qu’une façon de décrire les couleurs. Une autre façon de le décrire est la teinte, la saturation et la luminance-HSL (certains l’appellent intensité ou luminosité, pas luminosité).

 

La troisième description est la teinte, la saturation et la valeur HSV. La valeur est également souvent appelée luminosité, qui est similaire à Iumlnance.

 

Cependant, HSL et HSV ont des définitions très différentes de la saturation. Par souci de simplicité, l’auteur définit la teinte comme la couleur et la saturation comme la quantité de couleur dans cet article. Si “L” est réglé sur 100 %, il est blanc et 0 % est noir. Alors, 50% L est une couleur pure avec 100% de saturation. Pour “V”, O % est noir et 100 % est une couleur pure. A ce moment, la valeur de saturation doit compenser la différence.

 

Un autre moyen efficace de décrire est CMY, qui sont trois couleurs primaires, utilisant un mélange de couleurs soustractif. Si une lumière blanche est émise dans un premier temps, alors 2 filtres de couleur peuvent être utilisés pour obtenir du rouge : magenta et jaune. Ils suppriment respectivement les composantes verte et bleue de la lumière blanche. Généralement, les lampes LED à changement de couleur n’utilisent pas de mélange de couleurs soustractif, mais cela reste un moyen efficace de décrire les couleurs.

En théorie, lors du contrôle de la LED, il devrait être possible d’ajuster l’intensité et l’un des RGB, CMY.HSL ou HSV (il y a quelques différences entre eux).

 

À propos du mélange de couleurs LED :

L’œil humain peut percevoir la lumière avec une longueur d’onde de 390 nm à 700 nm. Les lampes LED d’origine n’utilisaient que des LED rouges (environ 630 nm), vertes (environ 540 nm) et bleues (environ 470 nm). Ces trois couleurs ne peuvent pas mélanger toutes les couleurs que l’œil humain peut voir. La figure ci-dessous est basée sur la région supposée du modèle RVB proposé sur l’ensemble du spectre visible.

Les trois sommets du triangle se situent dans les régions rouge, verte et bleue à saturation élevée. En modifiant la puissance émise par chaque puce LED, n’importe quelle couleur de la gamme de couleurs peut être obtenue, mais ce n’est qu’une théorie. En fait, l’effet de mélange des couleurs est affecté par de nombreux facteurs. Par exemple, les longueurs d’onde exactes du rouge, du vert et du bleu varient d’une lampe à l’autre et il peut y avoir d’énormes différences entre elles.

La gamme de couleurs peut non seulement décrire la teinte, mais également l’intensité et la saturation. Si vous recherchez rapidement “colorgamut” (gamme de couleurs) via Google, vous verrez des cercles, des anneaux, des cubes, des cônes et même des formes de fruits, qui tentent tous de montrer la relation tridimensionnelle de HSL.

Ajouter plus de couleurs :

Avec l’innovation technologique et la baisse des prix des LED, de plus en plus de fabricants se sont lancés sur ce marché. Les attentes des concepteurs d’éclairage pour cette nouvelle source lumineuse sont de plus en plus fortes, de sorte que les exigences en matière de luminosité des lampes et de cohérence des couleurs de contrôle augmentent également. De nouvelles couleurs de LED telles que le blanc, l’ambre, le cyan et le violet sont disponibles.

Au début, la méthode de combinaison la plus populaire était RGBA, qui ajoutait une puce ambre. Cela rend la forme de la gamme de couleurs plus proche d’un rectangle que d’un triangle.

Une autre variante est RGBW, qui a une LED blanche à large spectre. Plus de nouvelles lampes ont ajouté du blanc et de l’ambre (RVBAW) sur la base du RVB.

Avec les progrès continus de la technologie LED, les fabricants de puces ont également produit avec succès des LED rouge foncé, cyan et bleu royal. Ces couleurs ont été appliquées au système à 7 couleurs (rouge foncé, rouge, ambre, vert, cyan, bleu et magenta), élargissant ainsi la gamme de couleurs et offrant aux concepteurs plus de couleurs.

Il peut être laborieux de contrôler autant de puces, et de multiples combinaisons de la puissance de chaque puce peuvent obtenir le même point de couleur dans l’espace colorimétrique.

 

Comment contrôler ces LED :

En raison du développement de la technologie LED, le contrôle est devenu de plus en plus compliqué. Heureusement, certains systèmes de contrôle modernes peuvent piloter n’importe quel type de système de couleur de manière très simple. En plus de l’intensité, les utilisateurs obtiendront différents paramètres de couleur : RVB, CMY.HSL et HSV.

Nous examinons ces possibilités à travers un exemple concret. Par exemple, le designer fait une comédie musicale et utilise des lampes de couleurs mélangées pour teindre le ciel. La scène doit créer une scène de coucher de soleil et le concepteur veut passer de l’ambre au rose. En utilisant l’espace colorimétrique RVB, cue est ambre (R=100%, G=60%, B=O%) et cue2 est rose (R=100%, G=0%, B=60%).