Vorwarnung: Sie können dies auf einfache oder schwierige Weise tun. Am einfachsten ist es, eine RGB-LED auszuwählen, die bei allen großen Händlern gut auf Lager ist, sie zu testen und glücklich zu sein.
Der harte Weg ist ein wenig darüber zu erfahren , Photometrie , die die Untersuchung von Messlicht ist, und dann Ihre Entscheidung. Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass Letzteres zu besseren Ergebnissen führt. Aber es ist wahrscheinlich am besten, einen kleinen Hintergrund zu kennen, also können wir loslegen. Warnung: Langer Beitrag.
Grundlegende Kriterien
Die grundlegenden Kriterien für die Auswahl einer LED sind:
- Intensität / Helligkeit
- Blickwinkel
- Linsenstil (klar / diffus / extern)
Von oben:
Intensität / Helligkeit
Dies ist ein Maß dafür, wie hell Ihre LED sein soll und ist erstaunlich komplex. Bei einer RGB-LED ist es wahrscheinlich am einfachsten, zuerst den Anzeigebereich und dann die Anzahl der benötigten Lumen festzulegen. Diese Auswahl wird wahrscheinlich experimentell sein, zumal Sie es bei Burning Man machen möchten, das eine wirklich helle Umgebung hat.
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Intensität zu messen: radiometrisch und photometrisch. Das Watt ist eine radiometrische Leistungsmessung, die vom metrischen System in Bezug auf die Elektronik definiert wird als:
$ W = A ^ 2 * \ Omega $
Mit anderen Worten, die Leistung, die von einem Ampere Strom verbraucht wird, der durch einen Widerstand von einem Ohm fließt.
Photometrische Messungen definieren, wie hell eine Quelle für das Auge erscheint. Die Candela (oder bei LEDs die Millicandela oder die mcd) misst die Intensität in einer Richtung. Das Lumen ist ein Maß für die Leistung und wird als eine Candela über einem Steradiant der Fläche definiert (ein Steradiant ist ein Kegel mit einem Durchmesser von etwa 64 ^ o $). Beide werden in Bezug auf die radiometrischen Einheiten durch die Leuchtkraftkurve gewichtet, die ungefähr so aussieht (gepunktete schwarze Linie):
Beachten Sie, dass es Spitzen um 550 nm oder die Farbe Grün hat. Dies bedeutet, dass Ihre roten und blauen Farben eine hohe Wattzahl aufweisen müssen, um eine gleichmäßige Färbung zu erzielen. Wenn Sie die Millicandella-Bewertungen (für eine Vielzahl von Betrachtungswinkeln) oder die Lumen-Bewertungen (wenn Sie bereits einen Satz ähnlicher Betrachtungswinkel ausgewählt haben) verwenden, müssen Sie sich nicht um diese Kurve kümmern.
Wenn Sie immer noch aufmerksam sind, machen Sie sich keine Sorgen, der Rest ist einfacher und kürzer.
Blickwinkel
Der Betrachtungswinkel ist die maximale Neigung, die Sie in Bezug auf die LED haben können und trotzdem die emittierte Farbe sehen. Dies ist eine Funktion der Linse und ist nicht immer gleichmäßig verteilt. Wenn Sie bei einer diffusen (wolkigen) Linse die Linse sehen können, können Sie die Farbe sehen, wenn auch nur ein wenig. Der Blickwinkel ist nicht unbedingt diese Zahl; Sie sind in der Regel realistischer und definieren nur den Bereich, für den das Objektiv ausgelegt ist. Bei einer klaren Linse bestimmen die optischen Eigenschaften der Linse den Betrachtungswinkel strenger. Hinweis: Für das T 1 3/4 -Paket sind es nicht 180 Grad (die Standard-5-mm-LED, die Sie in den meisten Ihrer Links gezeigt haben - das sind normalerweise nicht mehr als $ 30 ^ 0 $).
Für einen POV-Globus möchten Sie wahrscheinlich einen relativ weiten Betrachtungswinkel.
Linsenstil
Linsen können getönt oder farblos sein. Für eine RGB-LED möchten Sie wahrscheinlich farblos. Sie können auch wasserklar oder diffus (trüb) sein. Ihre Auswahl in dieser Auswahl hängt vom Betrachtungswinkel der LEDs ab. Eine diffuse Linse hilft, helle Flecken zu eliminieren, verringert aber auch die Wirksamkeit der Fokussierung, für die die Linse entwickelt wurde. Wenn Sie eine LED mit einer sphärischen Linse erhalten, muss diese diffus sein, oder Sie blenden Ihre Benutzer, während sie sich drehen, und es wird schwer sein, sie in anderen zu sehen.
Sie müssen sich auch entscheiden, ob Sie ein integriertes oder ein externes Objektiv wünschen. Einige superhelle LEDs haben eine externe Linse, die eine hochwertigere Optik ermöglicht, jedoch mehr kostet und mehr Komponenten erfordert. Für dieses Projekt möchten Sie mit ziemlicher Sicherheit ein integriertes Objektiv.
Elektrische Eigenschaften
Als nächstes müssen Sie die elektrischen Eigenschaften berücksichtigen:
- Strom, sowohl nominal / Test als auch maximal (ist für jede Farbe einer RGB-LED unterschiedlich)
- Durchlassspannung $ V_F $ (ist für jede Farbe einer RGB-LED unterschiedlich)
Aktuell
Eine LED erzeugt Licht, indem sie Energie über einen Halbleiterübergang ableitet. Unterhalb eines bestimmten Stroms werden die Elektronen nicht auf die nächste Schale angehoben, und Sie erhalten kein Licht. Ab einer bestimmten Stromstärke zerstören Sie Ihr Gerät. Indem Sie den (durchschnittlichen) Strom zwischen diesen beiden Werten modulieren, können Sie unterschiedliche Intensitätsgrade erzielen. Dies ist eine nichtlineare Funktion in Bezug auf die Lichtintensität. Sie können jedoch eine linearere Funktion erzielen, indem Sie einen konstanten Strom verwenden und die LED schnell ein- und ausschalten. Diese Technik ist als Pulsweitenmodulation oder PWM bekannt. Wenn Ihre PWM einen bestimmten Arbeitszyklus nie überschreitet und ausreichend schnell ist, können Sie den konstanten Strom einstellen, bei dem im eingeschwungenen Zustand die maximale Nennleistung Ihrer LED überschritten wird. Dies führt jedoch normalerweise nicht zu einem besseren Durchschnitt.
Sie müssen LEDs auswählen, deren Strombedarf innerhalb der Grenzen Ihrer Ansteuerschaltung liegt und deren Strombedarf mit der von Ihnen gewählten Stromquelle dauerhaft ist.
Durchlassspannung
Die Durchlassspannung ist für jede Farbe in der LED unterschiedlich. Dies macht die Berechnung des Stroms nur ein wenig komplizierter. Wenn Sie einen Widerstand zum Einstellen des Stroms verwenden und die LEDs eine gemeinsame Anode sind, sollten Sie wahrscheinlich LEDs mit ähnlichen Durchlassspannungen auswählen, um die Leistungsverluste in den Widerständen zu minimieren. Beachten Sie, dass die Durchlassspannung eine Funktion des Durchlassstroms ist!
Standard Zeug
Dann gibt es die allgemeinen Eigenschaften, die Sie für jedes elektronische Gerät auswählen müssen:
- Paket
- Löttemperatur
- Hersteller-Lieferanten
Paket
Sie könnten versucht sein, ein standardmäßiges T 1 3/4 5-mm-Kuppelpaket zu verwenden. Akzeptiere das nur, wenn du dir sicher bist, dass es das ist, was du willst. Um 4 Leitungen unter diesem Paket zu erhalten, benötigen Sie kleine, enge Löcher (Löten und Leiterplattenherstellung sind schwierig), und die optischen Eigenschaften sind nicht optimal.
Es gibt eine Vielzahl von Oberflächenmontage-Paketen mit geringerem Profil und geringerem Gewicht (was wünschenswert ist, wenn Sie Ihr Projekt drehen möchten) und mit hohen Betrachtungswinkeln ohne Verwendung von Streulinsen.
Löttemperatur
LEDs sind aufgrund der optischen Anforderungen ihrer Linsen und der einzigartigen Halbleiter, die zur Erzeugung des Lichts verwendet werden, einige der empfindlichsten Komponenten, die beim Löten Wärme ausgesetzt sind. Seien Sie vorsichtig, wenn Sie dafür etwas anderes als einen temperaturgeregelten Lötkolben oder Ofen verwenden.
Hersteller und Vertreiber
Für ein einmaliges Projekt oder einen Prototyp sind Adafruit- oder Sparkfun-Produkte in Ordnung, aber (1) Sie zahlen eine Prämie für ihre Auswahl und Anerkennung und (2) Sie haben kein Glück, wenn sie das Produkt fallen lassen. Die Hobby-Sites sind in Ordnung, wenn Sie ein einmaliges Produkt herstellen, aber wenn Sie Pläne verteilen möchten, stellen Sie sicher, dass eine kompatible LED überall verfügbar ist. Wenden Sie sich andernfalls direkt an Cree, Avago oder Lite-On (oder Ihren Lieblingshersteller) oder verwenden Sie einen großen Händler wie Digikey oder Mouser. Sie haben mehr Glück und erzielen bessere Preise, wenn Sie in großen Mengen kaufen und den Mittelsmann auslassen.
Farbe
Einer der wichtigsten zu berücksichtigenden Faktoren ist die Farbe, aber RGB-LEDs definieren dies im Grunde für Sie. Sie müssen die Beziehungen zwischen den einzelnen Farben in Ihrer Auswahl berücksichtigen, dies kann jedoch normalerweise in der Software berücksichtigt werden. Beispielsweise erkennt das menschliche Auge Grün viel besser als Blau, und rote LEDs sind normalerweise effizienter als Blau.
Zusätzlich zur relativen Stärke zwischen den Farben müssen Sie die Spektralinformationen berücksichtigen. Viele Hersteller haben unterschiedliche Definitionen für jede Farbe - Rot kann ein beliebiges Licht mit einer Wellenlänge zwischen 629 nm (ein orangefarbenes Rot) und 660 nm sein, Grün kann zwischen 515 nm und 565 nm liegen und Blau kann zwischen 430 nm und 470 nm liegen (ein grünliches Blau). Und das ist nur die nominelle Spitze! Dies ist kein Laser, daher hat nicht jeder von ihm ausgehende Lichtstrahl dieselbe Wellenlänge - es gibt eine unregelmäßige Verteilung der Wellenlänge für jede Farbe. Eine rote LED gibt eine winzige Menge blauen Lichts ab und umgekehrt.