Как меняет цвет светодиод: За счет чего светодиоды меняют цвет?

Содержание

За счет чего светодиоды меняют цвет?

Почему светодиоды, при изменении напряжения, меняют цвет?

за счет чего светодиоды 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.

за счет чего светодиоды меняют цвет

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.

за счет чего светодиоды меняют цвет

Основные принципы формирования цвета с использованием светодиодов

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

  1. Красный.
  2. Зеленый.
  3. Синий.

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.

за счет чего светодиоды меняют цвет

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.

Медленно изменяющие цвет RGB светодиоды и их применение для диайвая 😉

Да-да, диайвая, сильно модное нынче слово в интернете. DIY или сделано руками по-нашему.
Жизнь на муське, я смотрю, даже в новый год не затихает, ну и я решил тоже поделиться своим рукоблудием.

Собственно, данные светодиоды я уже упоминал в своем обзоре гирлянд, но крайне удачно (как мне кажется) их применил, так что не грех написать и отдельный обзор.

Сами светодиоды, собственно, ничего сверъестественного из себя не представляют — обычные на вид узконаправленные 5мм светодиоды в прозрачном корпусе. Но внутри там на самом деле три светодиода и микросхема управления, которая плавно их переключает, таким образом изменяя цвет свечения «по всей радуге»

видео как они работают тут:

Собственно, на этом обзор светодиодов закончен 😉 и мы переходим к диайваю.

После покупки 3д принтера я начал интересоваться готовыми моделями для печати. Ну и несомненно первым же делом нашел сайт thingiverse.com. А на нем, в частности, дивный ночник «Magic Mushrooms — a lighted decoration». Ну и в преддверии нового года — решил напечатать пару штук на подарочки. Несомненно, данного обзора бы не было, если б я не допилил слегонца ту модель. Точнее, я напечатал несколько новых деталей и одну взамен использовавшейся — а именно заднюю крышку.

К сожалению, в оригинальной модели крышка сделана как-то по-дурацки и мало того что неудобно закрывается, так еще и плохо держится, более того, в неё и держатель для батареек толком не поставить. А чтобы она не болталась и не проваливалась — я напечатал пару пластиночек 5х10х1мм которые приклеил дихлорэтаном изнутри корпуса чтобы крышка не проворачивалась. Кроме того, так как светодиоды у меня узконаправленные — я напечатал для них из прозрачного пластика колпачки, которые рассеивают свет.

Данные светодиоды можно питать и от 2 и от 3 АА/ААА батареек. Я, собственно, проверил оба варианта — всё работает, но при 2В уже тяжко. Но я не думаю, что данные светильники будут так часто включаться и подолгу работать, что это станет проблемой.

При разработке крышки я ориентировался на купленные в оффлайне держатели для 3*ААА батареек, ну и пришедшие из Китая по ошибке переключатели

Мои модели выложены тут: yadi.sk/d/KLTZkkDeN5xPpw

Ну и, собственно, приступаем к изготовлению ночника. Печатаем детали:

Пластинки уже вклеены в корпус, они видны в отверстии сверху и снизу. На них лежит крышка, они не дают ей провернуться на выступах которые вставлены в пазы. Крышка получилась забавная, «удивленный мальчик» называется 😉 Цвета немножко неправильные, там что-то коричнево-морковное, более коричневое чем на фото, хотелось бы, конечно, что-то еще более естественное, но и так вполне ничего. Впрочем, была шальная мысль напечатать шляпки из красного пластика 😉 А можно и из белого.

Колпачки для светодиодов:

По печати: не спрашивайте у меня о настройках принтера, я еще зеленый совсем. 😉 А настройки там могут понадобиться, в частности при печати малых шляпок. Обычно рекомендуют экспериментировать с ретрактом. Но это не точно. Короче, если надумаете печатать — начинайте эксперименты именно с мелких шляпок, остальное без проблем. ножки без поддержек печатаются, пенёк — вверх ногами с поддержками. Крышку я печатал тоже с поддержками, но наверно можно попробовать и без. Теперь самое страшное: в малых шляпках я тонким паяльником тыкал в каждую дырочку, потому что там везде были «паутинки». Наверно нужно настраивать ретракт, а может и что-то еще, но времени уже не хватало.

Ножки грибов к пеньку клеим китайскими соплями термопистолетом (о правильном пистолете с клапаном я тоже писал), может потребоваться расточить отверстия и подобрать расположение, чтобы шляпки не сильно пересекались в пространстве. Предварительно можно фиксировать паяльником.

Далее паяем провода к светодиодам. Провода брать чем тоньше и мягче — тем лучше. Соблюдаем полярность, чтобы потом не путаться. Выводы светодиодов оставляем где-то 3-5мм, на один после пайки натягиваем термоусадку.

Для соединения всех проводов в кучу внутри пенька я использовал тонкую полоску 2-стороннего стеклотекстолита. на одну сторону припаиваем плюсы, на вторую минусы диодов, потом подключаем к батарее через выключатель. Выключатель, кстати, к крышке крепится путём расплавления штырьков.

На батарейки внимания не обращайте, для тестов воткнул что-то дешманское из фикспрайса.

Ну и результат:

Как видим, светодиоды не работают (да и не обязаны) работать строго синхронно, поэтому они через какое-то время рассинхронизируются, что идет только на пользу. Приятной особенностью является тот факт, что можно не заморачиваться качеством печати большинства деталей, потому что это только придает фактуру, которая тут весьма уместна. Теоретически можно добавить сенсорный выключатель, литиевый акум и зарядку от usb, но это уже каждый сам решает.

Лично я более чем доволен результатом. Рекомендую данные светодиоды для подобных поделок, ну и 3д принтер для подобных поделок 😉 У меня эндер 3, если что.

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

 

В 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

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.

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

 

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)

 

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.

 

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.

 

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).

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).

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.

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 * 0,5
G_shift = G_base * 0,5
B_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 = 0
10 ~ 10/255 = 0,04
128 ~ 128/255 = 0,5
255 ~ 255/255 = 1

Теперь, предыдущий пример будет выглядеть следующим образом:
R_shift = (R_base * 128) / 255
G_shift = (G_base * 128) / 255
B_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 погашен
Shift=255 светодиод горит базовым цветом.
Все промежуточные значения Shift – это затемнение базового цвета.

R_shift = (R_base * Shift) / 256
G_shift = (G_base * Shift) / 256
B_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 цветом
Shift=255 – светодиод горит белым цветом
Все промежуточные значения Shift – это осветление базового цвета.

R_shift = (R_base*(255 — Shift)) / 256 + Shift
G_shift = (G_base*(255 — Shift)) / 256 + Shift
B_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 погашен
Shift=128 – светодиод горит базовым цветом
Shift =255 – светодиод горит белым цветом.

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

 

 Насыщенность (Saturation)

— цветность — переход от серого к цветному
При:
Shift=0 – светодиод горит белым цветом с яркостью, равной среднему значению базового цвета
Shift=255 – светодиод горит базовым цветом
Все 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)) / 256
G_shift = (G_base * Shift) / 256 + (RGB_average * (255 — Shift)) / 256
B_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 Shift
К примеру, если базовый цвет красный, то при:
Shift=0 – светодиод светится красным
Shift=85 – светодиод светится зеленым
Shift=170 – светодиод светится синим
Shift=255 – светодиод снова светится красным
Все промежуточные значения Shift – это плавные переходы между цветами.

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

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

При  Shift > 170:
Shift_a= (Shift-170) * 3
R_shift = (R_base * Shift_a) / 256 + (B_base  * (255 — Shift_a)) / 256
G_shift = (G_base * Shift_a) / 256 + (R_base  * (255 — Shift_a)) / 256
B_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 цветом
Shift=128 – светодиод горит белым (серым) цветом – средняя точка инверсии
Shift=255 – светодиод светится цветом инверсным базовому
Все промежуточные значения Shift – это плавные переходы между цветами.

R_shift = ((255 — R_base) * Shift) / 256 + (R_base * (255 — Shift)) / 256
G_shift = ((255 — G_base) * Shift) / 256 + (G_base * (255 — Shift)) / 256
B_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.

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) / 256
G_PWM = (G_shift * G_shift) / 256
B_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 13 210 times, 1 visits today)

Двухцветные светодиоды. Как правильно подключать управлять

схема управления двухцветными светодиодами

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

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

Светодиод двух цветовДвухцветный светодиод с двумя выводами

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

Как соединить двухцветный светодиодПравильное соединение двухцветного светодиода

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

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

к оглавлению ↑

Схема управления двухцветным светодиодом на таймере 555


остаточно простая и легкая схема управлением двухцветным светодиодом. В этом случае включается поочередно зеленый и красный цвет.

IC 555 управление LEDУправление двухцветным LEDs на микросхеме 555к оглавлению ↑

 схема управления двухцветными светодиодами до 1А


Двухцветный диод схема управленияСхема управления двухцветными светодиодами на контроллере

Схема управления двухцветными светодиодами построена на микросхеме TA7291P с двумя выходами OUT и двумя входами IN. К выходу подключаем два диода или один двухцветный мощностью не менее 1А. Если логика на входах одинакова, то потенциалы выходов равные, соответственно светодиод не горит.

При разных логических уровнях на входах микросхема работает следующим образом. Если на одном из входов, например, IN1 имеется низкий логический уровень, то выход OUT1, соединяется с общим проводом. Катод светодиода HL2 через резистор R2 тоже соединяется с общим проводом. Напряжение на выходе OUT2 (при наличии на входе IN2 логической единицы) в этом случае зависит от напряжения на входе V_ref, что позволяет регулировать яркость свечения светодиода HL2.

В данном случае напряжение V_ref получается из ШИМ импульсов от микроконтроллера с помощью интегрирующей цепочки R1C1, что регулирует яркость светодиода, подключенного к выходу. Микроконтроллер управляет также и входами IN1 и IN2, что позволяет получить самые разнообразные оттенки свечения и алгоритмы управления светодиодами. Сопротивление резистора R2 рассчитывается исходя из предельно допустимого тока светодиодов.

к оглавлению ↑

Самые простые схемы подключения двухцветных светодиодов


Как бы оно ни было, но знаю, что работы с микроконтроллерами многих пугают, поэтому приведу еще пару рабочих  схем управления двухцветным светодиодом без каких-либо «наворотов».

Первая представляет собой схему для подключения двухцветного диода с двумя выводами:

2х цветный светодиодУправление 2-х цветным светодиодом

Следующая схема для 2х цветного светодиода на трех выводах:

2х цветный диод с тремя выводамиСхема 2х цветного LEDs с тремя пинами

Наиболее полная, но для многих покажется сложноватой, информация по двухцветным светодиодам — на этом сайте

к оглавлению ↑

Видео по работе двухцветных светодиодов, простые схемы подключения


Светодиоды в штатных фарах вместо галогенных ламп — тест — журнал За рулем

Современные светодиодные источники света резко отличаются от предшественников, утыканных кристаллами со всех сторон. Но можно ли такие «лампы» устанавливать вместо галогенных в фары автомобилей? Проверяем на профпригодность светодиоды пяти моделей.

В эпоху Зевсов и Гераклов каждый земной день начинался с того, что богиня утренней зари Эос выезжала на небо. Везли ее два бессмертных коня — Фаэтон и… Лампа. Заметим, что коня по имени Светодиод на Олимпе точно не было. Однако человечество решило-таки отказаться от ламп накаливания и газоразрядных аналогов в пользу более экономичных и долговечных полупроводниковых источников света. Сегодня их устанавливают в головную светотехнику даже сравнительно недорогих автомобилей.

Материалы по теме

Долой галогенки!

Автомобильные светодиоды в начале своей карьеры сами себе испортили репутацию: вторичный рынок был завален откровенным «леваком». Как правило, источник света для головной оптики представлял собой десяток дохленьких светодиодов, светивших в разные стороны, - о правильном светораспределении не стоило и мечтать. Однако вскоре появилось изделие Philips LED headlight, в котором узенькие полоски светодиодов в точности соответствовали расположению нити накаливания в обычной лампочке. А вскоре схожие по конструкции полупроводниковые источники света стали выпускать многие китайские мануфактуры.

Вообще-то, нельзя устанавливать светодиоды в фары, омологированные под галогенки, и мы не раз об этом писали. Но восточные производители упорно пишут на упаковках своих изделий Н4 или Н7! Незаконно? Безусловно. Однако оставим пока юридическую сторону вопроса. Наша главная задача — испытать светодиоды на профпригодность. С этой целью мы приобрели пять комплектов для установки в фары, предназначенные для работы с лампами Н4. Обращаем внимание, что все купленные светодиоды способны работать при напряжении как 12 В, так и 24 В. Это говорит о том, что в них применены добротные блоки стабилизации питания — так называемые драйверы.

Отличия лампы, пытающейся быть правильной (верхнее фото), от совершенно непригодной: в правильной лампе предусмотрены отдельные линейки светодиодов на дальний и ближний свет. Эти линейки по величине и расположению похожи на спираль накаливания в обычной лампе. В правильной лампе имеется экран, прикрывающий нижнюю полусферу светящегося элемента ближнего света. Кроме того, правильная лампа снабжена драйвером, позволяющим работать при напряжении 12–24 В, а также радиатором охлаждения.

Отличия лампы, пытающейся быть правильной (верхнее фото), от совершенно непригодной: в правильной лампе предусмотрены отдельные линейки светодиодов на дальний и ближний свет. Эти линейки по величине и расположению похожи на спираль накаливания в обычной лампе. В правильной лампе имеется экран, прикрывающий нижнюю полусферу светящегося элемента ближнего света. Кроме того, правильная лампа снабжена драйвером, позволяющим работать при напряжении 12–24 В, а также радиатором охлаждения.

Реглоскоп слушает

Начнем с простенькой проверки — возможно, на ней всё и кончится. Едем на станцию техобслуживания к старому другу журнала Анатолию Вайсману, чтобы испытать светодиоды непосредственно на автомобиле. В качестве носителя мы взяли популярный Кia Rio. Этот автомобиль выбрали еще и потому, что при замене лампочек не надо разбирать полмашины. Между прочим, многие ставят светодиоды вместо галогенок исключительно для того, чтобы пореже менять лампы, ведь на некоторых машинах эта операция трудоемкая (например, приходится снимать бампер) и, соответственно, дорогая.

Материалы по теме

Мастер автосервиса загоняет автомобиль на площадку и устанавливает перед фарой реглоскоп — таким прибором проверяют светотехнику на обязательном техническом осмотре. Начинаем со штатной галогенной лампы. Всё в норме! Теперь посмотрим, какое светораспределение дадут светящиеся полупроводники.

Провалились три изделия из пяти: вместо образцовой «галочки» на экране появлялось нечто смахивающее на НЛО из телевизионной страшилки. А вот двое испытуемых — Philips LED headlight и G7 Head light conversion kit — дали приемлемую картинку. И если во время техосмотра проверяющий инспектор не станет внимательно разглядывать сквозь прозрачный колпак фары, какая лампа в ней установлена, то и претензий у него, по идее, быть не должно. Кроме того, в фарах с рассеивателем или линзованной оптикой разглядеть лампоч

Как изменить цвета светодиодов

Если вы не заметили, у нас очень активный форум с множеством замечательных сообщений и обсуждений. Один из участников нашего форума, fa5ky, опубликовал там короткое руководство о том, как заменить светодиоды VCI-100 на другой цвет (это применимо почти ко всему оборудованию). Это было так хорошо, что мы решили разместить это в блоге! Он пишет:

Вам может быть интересно, зачем мне вообще тратить время на создание почти чисто косметической модификации. На мой взгляд, это больше, чем просто косметика — это серьезное функциональное обновление.У меня были серьезные проблемы с просмотром светодиодов на моем обычном VCI на улице или даже в помещении в солнечный день. Это может показаться не серьезной проблемой, но когда вы играете, вы хотите сразу узнать, какая колода играет, какие эффекты и т. Д. Скучные зеленый и желтый цвета, которые есть в VCI (кроме версии SE от djtt), просто скучны, и они не имеют большого контраста при дневном свете. Поэтому я решил переключить свой на белый, синий и красный из-за их контрастности и яркости (и фактора слюни).Это руководство также пригодится, если вы просто хотите заменить тусклые или неработающие светодиоды. Делайте этот мод на свой страх и риск, так как я предполагаю, что у вас есть некоторый опыт пайки и вы не сожжете свою печатную плату.

НЕОБХОДИМАЯ ШЕСТЕРНЯ

VCI-100
3-миллиметровые светодиоды
-Я купил шахту на ebay (6 долларов за 100 светодиодов), и вы можете выбрать, сколько цветов каждого цвета вы хотите. Я выбрал 40 x синий, 40 x белый и 20 x красный.
Паяльник и присоска для припоя или просто распаянный паяльник
Зажим — или дополнительный набор рук, чтобы удерживать печатную плату в устойчивом положении, пока вы снимаете светодиоды

ШАГ 1 — СБОРКА ДИСКА

Первый Off вам нужно разобрать vci-100.Если вы делаете аркадный мод, сейчас самое подходящее время для этого светодиодного мода, так как у вас уже все разобрано. Вот видео о том, как создать аркадный мод, и в нем в основном показано, как безопасно разобрать VCI.

ШАГ 2- DE_SOLDER

Теперь пришло время распаять светодиоды. вам нужно будет использовать зажим или «руку помощи», чтобы надежно удерживать печатные платы на месте, обеспечивая доступ спереди и сзади.

Сначала добавьте припой к 2 контактам светодиода на задней стороне печатной платы.

Это поможет равномерно распределить тепло между обоими контактами, так что вы сможете удалить светодиод

При нагревании проводов потяните за светодиод плоскогубцами

(не тяните слишком сильно или вы можете сломать светодиод или, что еще хуже, печатную плату, он должен выйти из строя с небольшим шевелением и небольшой силой)

Вы должны остаться с этим, как только светодиод будет удален.

Используя присоску для припоя или демонтажный паяльник , соберите оставшийся припой , чтобы вы могли вставить свой новый светодиод в

, он должен выглядеть, как показано на рисунке ниже

ШАГ 3 — ЗАМЕНА СВЕТОДИОДА

Убедитесь, что вы разрезали светодиод над небольшой плоской частью, вы также можете оставить более длинную ножку (положительную), чтобы вы могли идентифицировать ножку сортировщика (отрицательная). Слегка надавите на светодиод и согните его, чтобы не сломать, иначе вы можете получить защемленный конец, который будет трудно вставить.Убедитесь, что у вас правильная полярность (положительная и отрицательная), иначе он не загорится. Прежде чем вынимать оригинальный светодиод, обратите внимание на то, в какую сторону смотрят положительные и отрицательные стороны. Следующая картинка поможет вам определить, какая сторона есть какая.

Вы должны иметь возможность протолкнуть светодиод через дно и легко перепаять соединение.

Готово — наслаждайтесь результатами!

.

Что нужно знать и как это изменить

Генетика определяет цвет глаз, который часто темнеет в первые несколько лет жизни. По мере того как человек стареет или меняется освещение, цвет глаз может немного измениться, но некоторые люди стремятся к прочным и значительным изменениям.

Если человек хочет временно изменить цвет глаз, это чаще всего достигается с помощью контактных линз. Доступно множество типов, обеспечивающих разные эффекты.

Людям, желающим навсегда изменить цвет глаз, доступна операция по имплантации радужной оболочки.Однако из-за сопутствующих серьезных рисков многие врачи не рекомендуют этот вариант.

В этой статье мы расскажем, как развивается цвет глаз, и расскажем о наиболее распространенных способах его временного или постоянного изменения.

Радужная оболочка — это цветная часть глаза.

Ирис может быть:

  • коричневым
  • черным
  • зеленым
  • синим
  • ореховым
  • смесью этих цветов

Цвет радужной оболочки определяется комбинацией генов родителей.Из-за множества возможных комбинаций цвет глаз ребенка может не совпадать с цветом глаз любого из родителей, что делает практически невозможным прогнозирование.

Цвет глаз может меняться со временем, но незначительно.

У большинства младенцев цвет глаз темнеет в первые несколько лет жизни. За это время в организме вырабатывается более темный пигмент, известный как меланин.

Расширение или сокращение радужной оболочки также может привести к незначительным изменениям цвета глаз.

Это может произойти, когда человек:

  • фокусирует глаза
  • проводит время в очень темных или ярко освещенных местах
  • испытывает сильные эмоции

Люди иногда замечают, что цвет их глаз с возрастом светлеет.Это естественно и не должно вызывать беспокойства.

Поделиться на Pinterest Тонированные контактные линзы — самый простой способ временно изменить цвет глаз.

Использование тонированных контактных линз — наиболее распространенный способ на короткое время изменить цвет глаз.

Доступны три типа линз, в зависимости от того, насколько радикальное изменение требуется. К ним относятся:

  • линзы видимости
  • линзы улучшения
  • непрозрачные линзы

линзы видимости

Они слегка тонированы и будут иметь небольшой эффект только в том случае, если глаза человека очень светлые.

Линзы видимости тонированы, чтобы помочь людям увидеть, в футляре ли их линзы. Тонировка также помогает найти их, если случайно уронили.

Улучшающие линзы

Улучшающие линзы полупрозрачные.

Они не изменяют полностью цвет глаза, но могут усилить его, сделав его более заметным.

Непрозрачные линзы

В этих линзах радужная оболочка полностью окрашена, что позволяет человеку полностью изменить цвет глаз.

Непрозрачные линзы бывают разных цветов, в том числе:

  • фиолетовый
  • синий
  • зеленый
  • коричневый
  • ореховый
  • серый

Риски использования контактных линз

Как и в случае с корректирующими линзами, декоративные линзы имеют определенные риски. Несоблюдение правил очистки и ухода за контактными линзами в некоторых случаях может привести к слепоте, а также к другим проблемам с глазами.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) требует рецепта на косметические линзы.Это означает, что все контакты, даже декоративные линзы, продаваемые на законных основаниях, устанавливаются оптометристом или офтальмологом, чтобы снизить риск осложнений.

Организация предупреждает, что покупка линз без рецепта увеличивает риск развития:

  • зуд, слезотечение
  • нечеткое зрение
  • поцарапанная роговица
  • частичная потеря зрения или слепота

, тонированные или прозрачные, приобретайте контактные линзы из источников, которые требуют или предлагают рецепт и одобрены FDA.

Кроме того, FDA рекомендует обращаться с декоративными линзами с той же осторожностью, что и корректирующие линзы. Это поможет избежать осложнений.

Поделиться на Pinterest Операция по имплантации ириса доступна, но очень рискованна и может привести к необратимой потере зрения.

В некоторых частях мира доступна операция по имплантации радужной оболочки.

Он был разработан для восстановления или замены радужной оболочки глаза после болезни или травмы. Однако, поскольку он может обеспечить постоянное изменение цвета глаз, он становится популярным среди людей, ищущих чисто косметические изменения.

С этой операцией связано много рисков. Авторы небольшого исследования обнаружили, что люди, перенесшие операцию по имплантации радужной оболочки глаза по косметическим причинам, могут столкнуться с такими осложнениями, как:

Операция по имплантации радужной оболочки в США

Этот тип операции в настоящее время запрещен законом в США. Клинические испытания, которые могут Подтвердить его безопасность еще предстоит.

Работают ли мед и прохладная вода?

Некоторые люди рекомендуют использовать мед и прохладную воду для постепенного изменения цвета глаз.Никакие научные данные не подтверждают этот метод, и он не считается безопасным. Водопроводная вода и мед не стерильны и могут вызвать инфекцию.

Если цвет одного или обоих глаз изменился внезапно и значительно, как можно скорее обратитесь к окулисту.

Изменение цвета глаз с коричневого на зеленый или с синего на коричневый особенно опасно.

Значительные изменения пигмента радужной оболочки могут указывать на болезнь, например:

  • Синдром Хорнера
  • Гетерохромный иридоциклит Фукса
  • пигментная глаукома
  • Меланома радужки

Все они требуют лечения и ухода.

Людям, использующим декоративные линзы, следует обратиться к врачу, если они испытывают следующие симптомы, связанные с глазами:

  • постоянная боль
  • покраснение
  • потеря зрения или нечеткое зрение
  • выделения

Любой, кто испытывает изменения зрения после перенесенной операции При операции по имплантации радужной оболочки необходимо как можно скорее обратиться к врачу.

Декоративные или косметические линзы — самый безопасный и быстрый способ изменить цвет глаз.

Покупка линз у надежного поставщика, установка их врачом и надлежащий уход могут снизить связанные с этим риски.

Любой, кто хочет более стойкого изменения цвета и планирует операцию, должен осознавать множество серьезных рисков. Это не считается жизнеспособным вариантом.

.Раскрыт секрет изменения цвета

хамелеонов | Живая наука

Странная способность хамелеона изменять цвет долгое время вводила в заблуждение людей, но теперь секрет ящерицы раскрыт: хамелеоны могут быстро изменять цвет, регулируя слой специальных клеток, расположенных в их коже, как показало новое исследование.

В отличие от других животных, которые меняют цвет, таких как кальмары и осьминоги, хамелеоны не изменяют свой оттенок, накапливая или рассеивая пигменты в клетках своей кожи, как выяснили исследователи.Вместо этого, по словам исследователей, ящерицы полагаются на структурные изменения, которые влияют на то, как свет отражается от их кожи.

Чтобы изучить, как рептилии меняют цвет, исследователи изучили пять взрослых самцов, четыре взрослых самки и четыре молодых пантер-хамелеона ( Furcifer pardalis ), один из видов ящериц, обитающих на Мадагаскаре. Ученые обнаружили, что у хамелеонов было два наложенных друг на друга толстых слоя клеток иридофора — радужных клеток, которые имеют пигмент и отражают свет. [См. Фотографии изменяющих цвет хамелеонов]

Ячейки иридофора содержат нанокристаллы разных размеров, форм и организаций, которые играют ключевую роль в резком изменении цвета хамелеонов, говорят исследователи.Они обнаружили, что хамелеоны могут изменять структурное расположение верхнего слоя клеток, расслабляя или возбуждая кожу, что приводит к изменению цвета. Например, самец-хамелеон может быть в расслабленном состоянии, когда болтается на ветке, и в возбужденном состоянии, когда видит соперника-самца.

«Когда кожа находится в расслабленном состоянии, нанокристаллы в клетках иридофора находятся очень близко друг к другу — следовательно, клетки специфически отражают короткие волны, такие как синий», — сказал старший автор исследования Мишель Милинкович, профессор генетики. и эволюция в Женевском университете в Швейцарии.

С другой стороны, когда кожа становится возбужденной, расстояние между соседними нанокристаллами увеличивается, и каждая иридофорная ячейка (которая содержит эти нанокристаллы) выборочно отражает более длинные волны, такие как желтый, оранжевый или красный, сказал Милинкович в электронном письме Live Science. .Но хамелеоны не всегда синие. Кожа ящериц также содержит желтые пигменты, а синий, смешанный с желтым, дает зеленый, «загадочный» цвет, который маскирует их среди деревьев и растений, сказал Милинкович.

Этот хамелеон-самец изменил цвет с зеленого на желтый. Его красные отметины также стали более яркими. (Изображение предоставлено Мишелем Милинковичем)

«Красный оттенок кожи не меняется резко во время возбуждения, но его яркость увеличивается», — пишут исследователи в своем исследовании.

Кроме того, исследователи обнаружили более глубокий и толстый слой клеток кожи, которые отражают большое количество солнечного света в ближнем инфракрасном диапазоне. По словам исследователей, хотя эти клетки не меняют цвет, возможно, они помогают хамелеонам отражать тепло и сохранять прохладу.

Исследователи использовали ряд методов для изучения клеток иридофора. Они засняли изменение цвета хамелеонов с помощью видеосъемки с высоким разрешением и создали численные модели, которые предсказывают, как нанокристаллы должны отражать свет.

«Результаты полностью соответствуют тому, что мы наблюдаем [в реальной жизни]», — сказал Милинкович.

Исследователи также манипулировали клетками, подвергая их воздействию растворов различной концентрации, которые вызывали набухание или сжатие клеток.Эти модификации изменили расстояния между нанокристаллами и изменили их видимые цвета, как и предсказывали исследователи, сказал Милинкович.

Однако, по словам Милинковича, только взрослые хамелеоны-самцы меняют цвет, особенно когда видят конкурирующего самца-хамелеона, которого хотят прогнать, или самку, которого нужно привлечь. По его словам, самки и молодые хамелеоны имеют тусклый цвет и очень редуцированный верхний слой иридофорных клеток.

Результаты могут помочь инженерам и физикам воспроизвести способность хамелеона изменять цвет в новых технологиях, таких как приборы, устраняющие отражение, сказал Милинкович.

Исследование было опубликовано в Интернете сегодня (10 марта) в журнале Nature Communications.

Следите за сообщениями Лоры Геггель в Twitter @LauraGeggel . Следите за Live Science @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *