Prefazione: puoi farlo in modo semplice o difficile. Il modo più semplice è scegliere un LED RGB che abbia una buona scorta in tutti i principali distributori, provarlo ed essere felice.
Il modo più difficile è imparare un po 'di fotometria , che è lo studio della misurazione della luce, e quindi prendere la tua decisione. Tuttavia, nessuna garanzia che quest'ultimo produrrà risultati migliori. Ma probabilmente è meglio conoscere un po 'di background, quindi eccoci qui. Attenzione: post lungo.
Criteri di base
I criteri di base per la selezione di un LED sono, ignorando il colore per ora:
- Intensità / luminosità
- Angolo di visione
- Stile lente (chiaro / diffuso / esterno)
Dall'alto:
Intensità / Luminosità
Questa è una misura di quanto luminoso vuoi che sia il tuo LED, ed è sorprendentemente complessa. Per un LED RGB, probabilmente troverai più semplice specificare prima l'area di visualizzazione, quindi selezionare il numero di lumen necessari. Questa selezione sarà probabilmente sperimentale, soprattutto dal momento che vuoi farlo su Burning Man, che ha un ambiente davvero luminoso.
Esistono due modi per misurare l'intensità: radiometrica e fotometrica. Il watt è una misura radiometrica per la potenza, definita dal sistema metrico in termini di elettronica come:
$ W = A ^ 2 * \ Omega $
In parole, la potenza dissipata da un amplificatore di corrente che scorre attraverso una resistenza di un ohm.
Le misurazioni fotometriche definiscono la luminosità che una fonte appare all'occhio. La candela (o, per i LED, la millicandela o mcd) misura l'intensità in una direzione. Il lume è una misura della potenza ed è definito come una candela su una steradiana di area (una steradiana è un cono di circa $ 64 ^ o $ di diametro). Entrambi sono ponderati rispetto alle unità radiometriche dalla curva di luminosità, che assomiglia a questa (linea nera tratteggiata):
Si noti che raggiunge un picco di 550 nm o il colore verde. Ciò significa che i tuoi colori rosso e blu devono avere livelli di potenza elevati per ottenere una colorazione uniforme. Se usi le valutazioni millicandella (per una varietà di angoli di visione) o le valutazioni lumen (se hai già selezionato una serie di angoli di visione simili), non devi preoccuparti di questa curva.
Se stai ancora prestando attenzione, non preoccuparti, il resto è più semplice e più breve.
Angolo di visione
L'angolo di visione è la massima inclinazione che puoi avere rispetto al LED e vedere ancora il colore emesso. Questa è una funzione dell'obiettivo e non è sempre uniformemente distribuita. Per un obiettivo diffuso (nuvoloso), se riesci a vedere l'obiettivo, puoi vedere il colore, anche se solo un po '. L'angolo di visione non è necessariamente questo numero; di solito sono più realistici e definiscono solo l'area su cui l'obiettivo è progettato per illuminare. Per un obiettivo chiaro, le proprietà ottiche dell'obiettivo definiranno l'angolo di visione in modo più rigido. Suggerimento: non è di 180 gradi per il pacchetto T 1 3/4 (il LED standard da 5 mm che hai mostrato nella maggior parte dei tuoi collegamenti - di solito non è più di $ 30 ^ 0 $).
Per un globo POV, probabilmente si desidera un angolo di visione abbastanza ampio.
Stile lente
Le lenti possono essere colorate o incolori. Per un LED RGB, probabilmente vuoi incolore. Possono anche essere trasparenti o diffusi (nuvoloso). La scelta effettuata in questa selezione dipenderà dall'angolo di visione dei LED. Una lente diffusa aiuterà ad eliminare i punti luminosi, ma ridurrà anche l'efficacia di qualsiasi messa a fuoco che l'obiettivo è progettato per fare. Se ottieni un LED con una lente sferica, deve essere diffuso, o accecerai i tuoi utenti mentre gira, e sarà difficile da vedere negli altri.
È inoltre necessario decidere se si desidera un obiettivo integrato o esterno. Alcuni LED superluminosi avranno una lente esterna che consente un'ottica di qualità superiore ma costa di più e richiede più componenti. Per questo progetto, quasi sicuramente vuoi un obiettivo integrato.
Proprietà elettriche
Successivamente, è necessario considerare le proprietà elettriche:
- Corrente, sia nominale / test e massima (sarà diversa per ogni colore di un LED RGB)
- Tensione diretta $ V_F $ (sarà diversa per ogni colore di un LED RGB)
attuale
Un LED crea luce dissipando energia attraverso una giunzione a semiconduttore. Al di sotto di una certa corrente, gli elettroni non vengono potenziati alla shell successiva e non si ottiene luce. Al di sopra di una certa corrente, distruggi il tuo dispositivo. Modulando la corrente (media) tra questi due valori, è possibile ottenere vari gradi di intensità. Questa è una funzione non lineare rispetto all'intensità della luce, ma puoi ottenere una funzione più lineare usando una corrente costante e accendendo e spegnendo rapidamente il LED. Questa tecnica è nota come modulazione della larghezza di impulso o PWM. Se il PWM non supera mai un determinato ciclo di lavoro ed è sufficientemente veloce, è possibile impostare la corrente costante alla quale, allo stato stazionario, eccederebbe la potenza massima del LED. Questo di solito non ti dà una media più brillante, però.
È necessario selezionare i LED i cui requisiti attuali sono entro i limiti del circuito di azionamento e i cui requisiti di alimentazione sono sostenibili utilizzando la fonte di alimentazione scelta.
Tensione diretta
La tensione diretta sarà diversa per ogni colore nel LED. Questo complica un po 'il calcolo della corrente. Se si utilizza un resistore per impostare la corrente e i LED sono di tipo anodo comune, è consigliabile selezionare i LED con tensioni dirette simili per ridurre al minimo le perdite di potenza nei resistori. Essere consapevoli del fatto che la tensione diretta è una funzione della corrente diretta!
Roba standard
Quindi, ci sono le proprietà generiche che è necessario selezionare per qualsiasi dispositivo elettronico:
- Pacchetto
- Temperatura di saldatura
- Produttore / Fornitore
Pacchetto
Potresti essere tentato di usare un pacchetto cupola T 1 3/4 5mm standard. Non accettarlo se non sei sicuro che sia quello che vuoi. Per ottenere 4 derivazioni in questo pacchetto, sono necessari piccoli fori stretti (la saldatura e la produzione di PCB saranno difficili) e le proprietà ottiche non sono ottimali.
Esistono numerosi pacchetti a montaggio superficiale che hanno un profilo più basso e un peso inferiore (il che è desiderabile se si desidera girare il progetto) e che hanno angoli di visualizzazione elevati senza l'uso di obiettivi diffusi.
Temperatura di saldatura
I LED sono alcuni dei componenti più sensibili da riscaldare durante la saldatura a causa dei requisiti ottici delle loro lenti e dei semiconduttori unici utilizzati per generare la luce. Fai attenzione se stai usando qualcosa di diverso da un saldatore a temperatura controllata o un forno per questo.
Produttore e distributore
Per un progetto o prototipo unico, i prodotti Adafruit o Sparkfun vanno bene, ma (1) pagherai un premio per la loro selezione e approvazione e (2) sei sfortunato se lasciano cadere il prodotto. I siti di hobbisti vanno bene se stai realizzando un prodotto unico, ma se vuoi distribuire piani, assicurati che un LED compatibile sia ampiamente disponibile. Altrimenti, contatta direttamente Cree, Avago o Lite-On (o il tuo produttore preferito) o usa un distributore importante come Digikey o Mouser. Avrai una fortuna migliore e otterrai prezzi migliori acquistando all'ingrosso e saltando l'intermediario.
Colore
Uno dei fattori più importanti da considerare è il colore, ma i LED RGB lo definiscono sostanzialmente per te. È necessario prendere in considerazione le relazioni tra ciascun colore nella selezione, ma di solito questo può essere contabilizzato nel software. Ad esempio, l'occhio umano rileva il verde molto meglio di quanto rileva il blu e i LED rossi sono generalmente più efficienti del blu.
Oltre alla potenza relativa tra i colori, è necessario considerare le informazioni spettrali. Molti produttori hanno definizioni diverse di ciascun colore: il rosso potrebbe essere qualsiasi luce con una lunghezza d'onda compresa tra 629 nm (un rosso arancione) e 660 nm, il verde potrebbe variare da 515 nm a 565 nm e il blu potrebbe essere ovunque da 430 nm a 470 nm (un blu verdastro). E questo è solo il picco nominale! Questo non è un laser, quindi non tutti i raggi di luce che provengono da esso hanno la stessa lunghezza d'onda: esiste una distribuzione irregolare della lunghezza d'onda per ciascun colore. Un LED rosso emetterà una piccola quantità di luce blu e viceversa.