Словосочетание двухцветный светодиод свидетельствует о свечении такого чипа двумя цветами. У этого вида источников света 2 разноцветных кристалла и 2 или 3 вывода. Конструкция похожа на RGB, но принцип работы другой – один кристалл горит, если ток проходит одном направлении, второй – при изменении полярности. Это особенность используется в индикаторах и системах сигнализации различного электрооборудования.
Характеристика двухцветных диодов с двумя и тремя выходами
В двухцветный диод установлены 2 кристалла,соединенные встречно-параллельно. Корпус имеет стандартные размеры DIP И SMD с двумя или тремя выводами. При первом варианте каждый вывод служит анодом одного кристалла и катодом другого. Такой источник излучает 2 или 3 цвета. Третий получается при одновременном свечении обеих кристаллов.
Возможные комбинации цветов:
- красный и синий;
- красный и зеленый;
- красный и желтый или желто-зеленый;
- синий и желтый;
- зеленый и желтый.
Падение напряжения зависит от цвета кристалла:
- красный 1,6 В;
- зеленый 1,8 В;
- синий 3,5 В;
- желтый 1,7 В.
Важно! Двухцветный светодиод всегда можно заменить двумя чипами разного цвета, соединенными по соответствующей схеме.
Если у двухцветного светодиода 2 вывода, кристаллы соединены встречно-параллельно. В конструкции с общим анодом или катодом установлено 2 светодиода разного цвета.
В чипах с двумя выводами общий контакт чаще всего расположен посередине корпуса, но бывают исключения. Определить полярность можно при помощи омметра.
Цвета кристаллов подбираются в соответствии с правилами эргономики. Зеленый цвет чаще всего указывает на нормальную работу оборудования, красный – на аварийную ситуацию. Для определения режима ждущего режима используется желтый цвет. Синие кристаллы используются для подсветки поверхностей темных оттенков.
Принцип работы двухцветных светодиодов
Принцип работы элементов с двумя выводами простой. Цвет свечения меняется одновременно с изменением полярности подключения. Это значит, что цвет полностью зависит от того, в какому пути проходит ток. При подаче плюса на один из выводов один кристалл начинает светиться, второй запирается. После смены полярности запертый начинает светиться, светящийся запирается.
Такая схема используется в индикаторах, работающих от переменного напряжения. Двухцветные диоды соединяются параллельно и встречно, ток ограничивает один резистор. Такие элементы часто монтируются в кнопочные выключатели, при помощи которых меняется цвет свечения.
Так как цвет свечения светодиодов ненасыщенный и тусклый, при смешении образуется оттенок, который человеку сложно определить. Еще одна особенность – изменение оттенка при взгляде на источник света с различных ракурсов.
Ситуация меняется, если речь идет о двухцветном светодиоде с тремя выводами в сочетании с микроконтроллером. Эта схема дает возможность включать каждый цвет по отдельности и одновременно оба. При подключении к схеме ШИМ регулятора появляется возможность менять яркость свечения каждого кристалла, чтобы добавить дополнительные оттенки.
Сфера применения
Особенности спектра излучения не мешают светодиодам с двойным свечением найти сферу применения.
Светодиодные индикаторы на основе двухцветных диодов используются:
- в рекламе;
- в системах сигнализации (светофорах, мигалках, указателях, электронных табло);
- в электродвигателях (для определения стороны вращения);
- при декорировании помещений;
- в телефонах, планшетах, фотоаппаратах;
- в зарядках различных аккумуляторов;
- для тюнинга автомобилей.
Внимание! Двухцветная лампа с цоколем H7 устанавливается в фары автомобилей ближнего (белая) и дальнего (желтая) света, с цоколем PY21W или P21W – в поворотники (красная) и габариты (желтая).
В быту из двухцветных светодиодов можно сделать гирлянду. Одни цвет горит во время положительного полупериода, второй – во время отрицательного.
Схемы подключения двухцветных светодиодов
Чтобы сделать электроприбор своими руками, необходимо знать, как подключить двухсветный светодиод. Самый простой (но не совсем правильный) вариант – подключаем питания к ножкам через резистор и определяем циклов включения/выключения.
Чтобы добавить к схеме резистор, необходимо рассчитать значения его сопротивления и мощности.
С 2015 года ГОСТом 29433-2014 определены новые параметры напряжения электросети:
- номинальное 230 В;
- минимальное 207 В, под нагрузкой 198 В;
- максимальное 253 В.
Сопротивление резистора должно иметь такое значение, чтобы через него мог протекать ток, необходимый для нормального функционирования двухцветного светодиода, но элемент при этом не перегревался. Поэтому значение номинального тока 20 мА для расчетов заменяется другим значениеем — 7 мА = 0,007 А, позволяющим диоду нормально светиться.
Купить нужно элемент на 33 кОм.
Купить нужно элемент на 2 Вт.
Для проверки рассчитывается ток при максимальном напряжении:
Это значит, что резистор на 2 Вт не перегреется даже при максимальном значении напряжения сети.
Внимание! Если двухцветный светодиод имеет 2 вывода, он подключается при помощи одного резистора. При наличии трех выводов требуются 2 резистора, сопротивление вычисляется отдельно для каждого (ток у кристаллов с различным цветом отличается).
На таймере 555
Таймером 555 называют интегральное устройство, генерирующее импульсы через определенные промежутки времени. Доступны модели в пластиковом и металлическом DIP и SMD корпусе на 4,5 — 16 В. Основная сфера применения в быту – управление трехцветными лентами и лампами. Таймер 555 включает цвета поочередно. Стандартное напряжение питания 5 В, перевести на 12 В можно, если поменять сопротивление резисторов.
Похожую схему с таймером 555 можно создать для управления двухцветным светодиодом. Нужно запитать схему от сети 220 В через понижающий трансформатор. Напряжение стабилизирует регулятор 7805. У трансформатора может быть одна или несколько обмоток. При втором варианте требуется дополнительный вывод от обмотки на 12 В.
Если светодиод многоцветный, в схему включается столько таймеров, сколько цветов. Цветные элементы подключаются к выводам 555 через резисторы. В процессе изменения сопротивления интенсивность свечения меняется от минимального до максимального значения.
До 1а
Чтобы управлять двухцветными светодиодами, работающими на токе до 1 А, используется схема TA7291P, оснащенная двумя входами и выходами. Двухцветный светодиод подключается к выходу. Если логика диодов, транзисторов и реле одинаковая, а выходы отличаются, чип не светится.
При одинаковых логических уровнях схема работает иначе. Если на входах уровни различаются, один из выходов присоединяется с общей проводкой, что приводит к присоединению с ней катода двухцветного диода и резистора. Напряжение на втором выходе меняется одновременно с напряжением на входе. Это дает возможность регулировать интенсивность свечения.
Напряжение на втором выходе подается из микроконтроллера, выдающего импульсы. Кроме яркости свечения микроконтроллер контролирует входы, поэтому возможно регулирование алгоритма управления и оттенков свечения.
Важно! Параметры резистора рассчитываются, базируясь на предельно допустимый ток двухцветного светодиода.
Основные выводы
Радиолюбители используют двухцветные светодиоды в различных самодельных осветительных приборах:
- «Электронном сердце» с таймером 555 и генератором для украшения помещений при поведении различных торжеств;
- моделях железнодорожного переезда;
- регуляторах яркости изделий из светодиодов;
- регуляторах мигания;
- «Рулетке» (вращающемся круге) на основе таймера 555;
- 3 D куба на основе микросхемы 4020;
- поворотниках для мотоциклов, укрепляемых на шлеме;
- линейных светильниках для подсветки растений.
В домашних условиях любое устройство следует конструировать так, чтобы постоянно светился один базовый цвет. Чаще всего это зеленый, сигнализирующий о подключении к питанию. Другой вариант – установка каждого диода на отдельное место и ввод режима, включающего суммарное свечение.
Если делать лампы из двухцветных диодов, то необходимо знать, что самостоятельный монтаж может привести к неожиданному спектру свечения. Если источник света перегорит, придется переделывать всю систему.
Быстренько пробежимся по двухцветным светодиодам. Строение, применение и примеры подключения, управления двухцветными светоидодами
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.
Двухцветный 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.
Правильное 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.
Схема управления двухцветным светодиодом на таймере 555
остаточно простая и легкая схема управлением двухцветным светодиодом. В этом случае включается поочередно зеленый и красный цвет.
Управление двухцветным LEDs на микросхеме 555 к оглавлению ↑
схема управления двухцветными светодиодами до 1А
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.
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:
Управление 2-х цветным светодиодом
Следующая схема для 2х цветного светодиода на трех выводах:
Схема 2х цветного LEDs с тремя пинами
Наиболее полная, но для многих покажется сложноватой, информация по двухцветным светодиодам — на этом сайте
Видео по работе двухцветных светодиодов, простые схемы подключения
Двухцветные светодиоды содержат на одном кристалле два отдельных светзлучателя, которые изготавливаются из разных полупроводниковых сплавов. Такой индикатор может светиться как минимум двумя разными цветами. Почему «как минимум»? Потому что за счёт общего корпуса, выполненного из светорассеивающей пластмассы, при одновременном включении обоих излучателей можно получить суммарный третий цвет.
В Табл. 2.5 перечислены встречающиеся сочетания оттенков в двухцветных светодиодах. Надо чётко представлять, что не все цветовые смеси хорошо различаются визуально. Например, сочетание «жёлтый — зелёный» в смеси лучше не использовать, поскольку теряется однозначность, ведь суммарный «зелёно-жёлтый» оттенок сложно без навыка отличить от зелёного и от жёлтого цвета.
Таблица 2,5, Цветовые сочетания в двухцветных светодиодах
Восприятие цвета человеком весьма субъективно. В колориметрии (науке о цвете) различают более тысячи образцов цветовых эталонов, стандартизованных в специальных книгах-атласах. Некоторые люди обладают даром «абсолютного цвета», но это столь же редко, как и «абсолютный слух» у музыкантов. На практике пользователь хорошо различает оттенки, но только при одновременном предъявлении ему нескольких образцов для сравнения.
Светодиоды формируют достаточно тусклые по насыщенности цвета. Если взять смесь красного с зелёным, то в сумме должен получиться жёлтый цвет. Однако в светодиодном исполнении образуется оттенок, который одни воспринимают как «оранжево-жёлтый», другие как «жёлто-зелёный». Более того, если смотреть на светодиод перпендикулярно прямо, то виден жёлтый цвет, но если смотреть с правой стороны, то оттенок «краснеет», а с левой — «зеленеет» или наоборот.
Вывод — конструировать устройство необходимо так, чтобы на панели постоянно светился хотя бы один образцовый индикатор базового цвета, по которому можно устойчиво идентифицировать остальные оттенки. Им обычно служит зелёный светодиод наличия питания. Другой вариант — каждому индикатору назначить своё посадочное место, примерно как в светофоре — «красный-жёлто зелёный» или ввести режим мигания для суммарного цвета.
Прямое падение напряжения у двухцветных светодиодов такое же, как у обычных светодиодов того же оттенка. Ориентироваться можно по условной точке начального подъёма ВАХ: 1.6 В (красный), 1.7 В (жёлтый/оранжевый), 1.8 В (зелёный), 3.5 В (белый/синий). Любой двухцветный светодиод можно заменить двумя обычными, рядом расположенными или накрытыми общим корпусом, если провести электрические соединения между ними согласно внутренней схеме.
Цветовая гамма наружных индикаторов должна подбираться по правилам эргономики. Например, красным цветом обозначают состояние «Авария», «Брак», зелёным — «Норма», «Готовность», «Работа». Смена режимов «Ждущий/Активный» можно индицировать жёлтым/зелёным цветом. «Синие» светодиоды хорошо смотрятся в полумраке или применяются для декоративной подсветки тёмных поверхностей. И ещё. Считается, что зелёный и красный — это нарядные рождественские цвета, а чёрный и оранжевый — предупреждающие цвета Хэллоуина.
Двухцветные светодиоды бывают двух трёх выводные. Первые из них имеют встречно-параллельное соединение (Рис. 2.15, а…ж), а вторые — два отдельных излучателя с общим анодом/катодом (Рис. 2.16, а…к). На всех последующих cxeмах для простоты будет принято, что светодиоды являются «красно-зелёными».
Важный нюанс. Обычно в трёхвыводных светодиодах общий контакт конструктивно располагается по центру корпуса, но иногда встречаются модели, например, BL-Bxx204-A (фирма Bright LED Electronics), у которых общий вывод находится с краю. Определить «что есть что» можно прозвонкой выводов омметром.
а) на двух линиях MK формируются противофазные уровни ВЫСОКИЙ-НИЗКИЙ или НИЗКИЙ-ВЫСОКИЙ. Соответственно, светодиод HL1 светится то красным, то зелёным цветом. Для полного гашения светодиода надо установить на выходах MK одинаковые уровни: НИЗКИЙ-НИЗКИЙ или ВЫСОКИЙ-ВЫСОКИЙ;
б) управление светодиодом HL1 от одной линии MK: ВЫСОКИЙ уровень — красный цвет, НИЗКИЙ — зелёный, вход с Z-состоянием — полное гашение. Недостатком схемы является лишний расход мощности на делителе R1, R2, что оправдано, если опорный уровень со средней точки используется для других узлов устройства;
в) аналогично Рис. 2.15, б, но с меньшими потерями мощности, поскольку через стабилитроны VD1, VD2 не протекает лишний ток. Резистором R1 регулируется общая яркость;
г) аналогично Рис. 2.15, в, но с возможностью раздельного регулирования яркости красного и зелёного светоизлучателей резисторами R1, R2;
д) аналогично Рис. 2.15, в, но с пониженным питанием и заменой двух стабилитронов транзисторными ключами F77, VT2. Резистором &2регулируется общая яркость; О
О Рис. 2.15. Схемы подключения двухцветных светодиодов с двумя выводами (окончание):
е) коммутация полярности включения яркого светодиода HL1 через мостовую схему. Сигналы на выходах MK должны быть строго противофазными. Резистор R5 защищает пары транзисторов VT3, VT4 и VT5, VT6 от перегрузки по току при их одновременном включении из-за ошибок в программе, а также при переходных процессах. Резистор R6 задаёт яркость свечения;
ж) управление тремя двухцветными светодиодами HL1…HL3 от трёх линий MK. Возможны одноцветные и разноцветные комбинации свечения в любом порядке.
Рис. 2.16. Схемы подключения двухцветных светодиодов с тремя выводами (начало):
а) при ВЫСОКОМ уровне на одном из выходов МК светодиод HL1 загорается красным или зелёным цветом. При двух ВЫСОКИХ уровнях должен получаться цвет, близкий к жёлтому. Его реальный оттенок зависит от типа светодиода и соотношения сопротивлений резисторов R1, R2. При обоих НИЗКИХ уровнях на выходах MK светодиод полностью погашен;
б) аналогично Рис. 2.16, а, но для светодиода HL1 с общим анодом и с активными НИЗКИМИ уровнями;
в) при НИЗКОМ уровне на выходе MK индикатор HL1 светится зелёным цветом, при ВЫСОКОМ — красным, поскольку «зелёный» излучатель (1.8 В) шунтируется «красным» (1.6 В). Диод VD1 устраняет небольшую подсветку «зелёного» излучателя при светящемся «красном»; О
г) аналогично Рис. 2.16, в, но для светодиода HL1 с общим анодом и с активным НИЗКИМ уровнем. Диод VD1 может отсутствовать (проверяется экспериментально). Если поменять местами выводы «R» и «G» индикатора HL1, то наличие диода VD1 обязательно;
д) один общий резистор на два излучателя светодиода HL /, что может привести к некоторому различию в яркости их свечения. Для получения промежуточных цветовых оттенков используют два противофазных сигнала ШИМ с изменяющейся скважностью;
е) аналогично Рис. 2.16, д, но для светодиода HL1 с общим анодом;
ж) выбор одного из двух излучателей производится механическим переключателем SA 1
з) аналогично Рис. 2.16, в, но с полевым транзистором VT1 Схема эффективна при повышенном токе через светодиод HL1 (задаётся резистором R1).
и) плавное получение всей гаммы цветовых оттенков в спектре от красного до зелёного при помощи переменного резистора R2
к) джампер, установленный между контактами 1-2 соединителя *S7, определяет красный, а между контактами 2-3 — зелёный цвет свечения всех индикаторов HL1…HLn одновременно.
Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).
