مدارهای الکترونیکی معمولاً نیاز به انتقال وضعیت کار خود دارند و چراغ های نشانگر راهی ساده برای برآورده کردن این نیاز هستند. در راه حل های روشنایی، چراغ های LED نسبت به منابع نور سنتی انرژی کمتری مصرف می کنند. مصرف انرژی کم چراغ های LED یک مزیت قابل توجه در ابزارهای سیستم تعبیه شده است که در آن قدرت باتری ممکن است بسیار ارزشمند باشد.
اگر یک سیستم سیگنال اولیه تنها با سه رنگ قرمز، زرد و سبز برای کار مورد نیاز است، یک چراغ نشانگر ساده RYG می تواند الزامات را برآورده کند. در این حالت، چراغ قرمز نشان دهنده خطر یا توقف است، در حالی که چراغ سبز نشان می دهد که همه سیستم ها به طور عادی کار می کنند. سیستم RYG یک راه حل سنتی است که برای تابلوهای ابزار اصلی و دکل های سیگنال صنعتی استفاده می شود.
نشانگرهای LED قرمز، سبز و آبی (RGB) با توجه به حالت مورد نظر در رنگ های مختلف روشن می شوند و بنابراین عملکرد نمایش بصری را به دست می آورند. چراغ های نشانگر LED RGB رنگ های غنی و اطلاعات ظریف شهودی را ارائه می دهند. به عنوان مثال، محدوده دما در نوار گرادیان به سایه های مختلف رنگ برای نمایش سطوح دما نیاز دارد.
علاوه بر این، چراغهای نشانگر LED RGB را میتوان برای نمایش رنگ مورد نظر مدوله کرد و عملکرد دو یا سه چراغ نشانگر مختلف را امکانپذیر کرد، بنابراین فضای کمتری نیاز دارد.
چراغ های نشانگر LED RGB به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، از جمله صفحه نمایش در ماشین آلات محکم، دستگاه های خانه هوشمند، و سیستم های تعبیه شده در کاربردهای صنعتی. به عنوان مثال، سری RGB Q10/14/16/19/22 APEM (شکل 1) می تواند انتخاب رنگ تقریبا نامحدودی را با طول عمر تا 100000 ساعت ارائه دهد. RGB LED معمولاً انتخاب ارجح برای ابزار و مترهای مدرن است زیرا این محصول می تواند رنگ های بیشتری تولید کند و در عین حال انرژی کمتری مصرف کند.
چراغ های نشانگر LED سری RGB APEM Q10/14/16/19/22
چراغ های نشانگر LED RGB APEM را می توان با استفاده از فناوری مدولاسیون عرض پالس (PWM) برای دستیابی به ظاهری رنگارنگ کنترل کرد. (منبع تصویر: DigiKey)
اصل کار RGB LED
درایور نمایش رنگی را با کنترل جریان ارسال شده به LED کنترل می کند. از 8 بیت برای نشان دادن مقدار رنگ مورد نیاز برای هر کانال (R، G یا B) استفاده می کند. به عنوان مثال، مقدار 8 بیتی کانال قرمز، 00000000، نشان می دهد که سنتز نهایی حاوی هیچ جزء قرمز نیست. با توجه به اینکه هر مقدار 8 بیتی از ترکیب 0 و 1 تشکیل شده است، هر ماژول رنگی می تواند 28 (یا 256) مقدار متفاوت از 0 تا 255 را ارائه دهد.
هر یک از این 256 مقدار نشان دهنده یک تغییر ظریف در شدت رنگ های قرمز، سبز و آبی است. با تنظیم 256 مقدار عناصر قرمز، سبز و آبی در ترکیب های مختلف، طراحان مدار می توانند میلیون ها تن رنگ، به ویژه 256 x 256 x 256 یا 16.7 میلیون رنگ را به دست آورند (شکل 2).
مدل نقشه برداری مکعب برای رنگ های RGB
شکل 2: مدل رنگی RGB که به مکعب نگاشت شده است. محور x افقی مقادیر قرمز را نشان می دهد که به سمت چپ افزایش می یابد، محور y نشان دهنده مقادیر آبی است که به سمت راست پایین افزایش می یابد و محور z عمودی نشان دهنده مقادیر سبز در حال افزایش به سمت راست بالا است. مبدأ واقع در راس پنهان با رنگ سیاه مطابقت دارد. (منبع تصویر: SharkD, CC BY-SA 4.0)؛ Wikimedia Commons)
برای مثال، سه جزء مقادیر RGB برای سرخابی به صورت زیر تنظیم شده است: R: 255، G: 0، B: 255. در عین حال، مقادیر RGB بنفش روشن R: 223، G: 255 و B: 0 است.
برای اینکه چراغ نشانگر LED RGB یک رنگ خاص را نمایش دهد، لازم است شدت اجزای قرمز، سبز و آبی را با تنظیم توان تحویل داده شده به هر ماژول رنگی تنظیم کنید. دو روش برای کاهش نور دینامیک LED وجود دارد: کاهش جریان ثابت (CCR) و مدولاسیون عرض پالس (PWM).
روش CCR با کاهش جریان ارسالی به LED، خروجی نور را تغییر می دهد. این روش هم ساده است و هم مزایایی دارد. از طرف دیگر، روش PWM یک جریان ثابت را حفظ می کند، اما به جای اینکه به طور مداوم جریان را به LED برساند، آن را به صورت پالس سریع تحویل می دهد و LED را چندین بار در ثانیه روشن و خاموش می کند. شدت نور ساطع شده توسط LED با زمان روشن شدن جریان متناسب است که به آن "چرخه وظیفه" می گویند.
PWM یک تکنیک بسیار مفید برای کنترل چراغ های نشانگر LED RGB است، زیرا امکان کنترل دقیق بر خروجی رنگ نهایی را فراهم می کند. علاوه بر این، استفاده از میکروکنترلرها برای کنترل دیجیتالی، سوئیچینگ خروجی بین سطوح بالا و پایین نیز آسان است.
طراحی زیبایی شناسی چراغ نشانگر LED RGB
اگر قرار است از چراغهای نشانگر در صفحهنمایش و پانلهای کنترل ابزارهای الکتریکی و رابطهای انسان و ماشین (HMI) استفاده شود، باید به طور کاملتری با تجهیزات ادغام شوند. الایدیهای دو پین سنتی معمولاً باید روی یک پایه محکم ثابت شوند و معمولاً از سوراخهای روی پانل بیرون میزنند. چراغ های نشانگر LED برجسته ممکن است با جذابیت زیبایی شناسی دستگاه در ذهن طراح مطابقت نداشته باشد. علاوه بر این، خطر آسیب به قسمت بیرون زده چراغ نشانگر وجود دارد.
از سوی دیگر، چراغ های نشانگر نصب شده بر روی پانل را می توان بر روی پانل ثابت کرد که طراحی و نصب را ساده می کند. در این مورد، حاشیه به عنوان یک براکت نصب عمل می کند و در عین حال زیبایی بصری را تضمین می کند. طرح حاشیه دارای بافت صیقلی است تا از قرار گرفتن LED از پانل و آسیب دیدن آسان جلوگیری کند.
حتی در طرح حاشیه، چراغ های نشانگر LED RGB را می توان با حاشیه های تعبیه شده یا بیرون زده نصب کرد. قاب فلاش با پانل هم تراز است و ظاهری شیک و مدرن به آن بخشیده است. در مقابل، آباژورهای LED با حاشیه های برجسته اندکی از سطح پانل بیرون زده و ساختار کمی برآمده را تشکیل می دهند. اگر نیاز به مشاهده رنگ های نمایش داده شده از زوایای مختلف دارید، این برآمدگی جزئی بسیار مفید است. این حاشیه برجسته زمانی که در محیط های آفتابی در فضای باز یا محیط های صنعتی با نور خیره کننده نصب می شود، راحت تر شناسایی می شود. نحوه انتخاب حاشیه در نهایت به برنامه خاص بستگی دارد. در محیط های کم نور، لازم است که چراغ های نشانگر واضح تر و قابل مشاهده تر باشند، بنابراین چراغ های نشانگر برجسته انتخاب بهتری هستند. اگر مهندسان طراح فقط زیبایی شناسی را در نظر بگیرند، نصب تعبیه شده انتخاب بهتری است.
علاوه بر قاب، چراغ نشانگر نصب شده در پانل، طراح مدار را ملزم می کند که دهانه پانل را که بتواند از نظر مکانیکی نور نشانگر را در خود جای دهد، تعیین کند. برای سرعت بخشیدن به فرآیند نصب، می توان از نصب snap fit استفاده کرد، اما این روش نصب نیاز به برش دقیق تری دارد. علاوه بر این، چراغ نشانگر را می توان از طریق رزوه ها به پانل پیچ کرد تا ایمنی را بهبود بخشد، به خصوص در محیط هایی که مستعد لرزش های شدید هستند. اندازه دهانه های پانل ممکن است متفاوت باشد. چراغهای نشانگر LED RGB سری Q APEM دارای دهانههای 10، 14، 16، 19 یا 22 میلیمتری و گزینههایی برای همسطح یا بیرون زده حاشیهها هستند.