Led cơ bản

Hướng dẫn sử dụng cơ bản về led

1. LED là gì ?

LED - viết tắt của cụm từ Light Emitting Diode, tạm dịch là Điốt phát quang. Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một bán dẫn loại P ghép với một bán dẫn loại N. Tương tự như bóng đèn tròn dùng sợi đốt nhưng không phải chiếu sáng bằng sợi đốt, đèn LED được coi là loại đèn tiết kiệm điện năng nhất, tạo ra hiệu suất ánh sáng tốt nhất , tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng thông thường.

2. Hoạt động của LED

• Giống như nhiều loại điốt bán dẫn khác
• Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc  của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn
• Tùy vào từng loại LED mà điện áp phân cực thuận khác nhau. Đối với LED thường thì điện áp phân cực thuận khoảng 1,5V đến 2,5V; còn đối với LED siêu sáng thì  điện áp phân cực thuận có thể lên tới 5V
• Khi LED hoạt động bình thường thì cường độ dòng điện từ 10mA đến 50mA 

3. Lợi ích của LED

• Có nhiều kích thước, hình dáng , màu sắc
• Giá thành chấp nhận được, tiết kiệm được chi phí
• Được chế tạo từ vật liệu polyme, LED có độ bền cao, dễ vận chuyển mà không lo bị vỡ.
• LED cho nhiều ánh sáng, có tuổi thọ tới 70 nghìn giờ sử dụng, (nếu một ngày thắp sáng 8 giờ thì sau 23 năm mới phải thay bóng).
• Tiết kiệm điện năng 70 đến 80% so với loại đèn thông thường
• Nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể
• Hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp
• Sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ
• Thân thiện với môi trường vì không sinh ra tia cực tím, không có thủy ngân...

4. Ứng dụng của LED:

Đèn LED được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như trang trí, đọc sách báo, chiếu sáng, quảng cáo... Đặc biệt là quảng cáo ngoài trời, những nơi khó thay lắp, do có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với bóng đèn Neon đồng thời có nhiều màu sắc phong phú như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách... Theo đánh giá của các nhà sản xuất, đèn LED có tiềm năng rất lớn và họ cũng xem đó là giải pháp chiếu sáng mới trong thế kỷ 21.

 LED là linh kiện có điện áp thấp từ 1.7V đến 3.3V. và khi vượt khỏi điện áp giới hạn thì dòng điện tăng vọt khiến LED nhanh chóng bị quá công suất dẫn đến Hư LED. Nên để tuổi thọ LED được đảm bảo thì phải đấu nối để LED hoạt động trong giới hạn dòng qui định. Những LED thông thường mua ngoài chợ LED hoạt động nhỏ hơn 10mA. Ngoài ra LED là loại linh kiện đẳng áp nên điện áp vào phải nằm trong phạm vi hoạt động ( sự thay đổi áp nhỏ). 

            - Nhìn vào Hình  bên trên: là giản đồ biểu diễn mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp của một LED. Khi điện áp cấp vào LED chưa đến điện áp tới hạn thì dòng qua LED rất nhỏ và hầu như không tăng theo điện áp. Nhưng khi vừa đạt đến điện áp tới hạn thì dòng sẽ tăng nhanh chóng.

            - Mua LED khi thử ta cần chú ý đến màu sắc của LED, vì không phải cứ nói mua LED màu xanh lá là chúng ta sẽ mua được đúng màu xanh lá, vì LED kém chất lương thì khi cho dòng thấp qua LED sẽ có màu gần đúng với màu đã định, nhưng chỉ cho dòng lớn một chút 20mA thì chúng sẽ không còn đúng nữa mà chuyển sàng màu khác rất rõ rệt, điều này sẽ làm cho bảng hộp đèn khi làm ra sẽ không đều màu.

5. LED dây RGB

- LED dây RGB: Là loại LED dán RGB được gắn kết lại với nhau và phủ màng keo trong, dẻo để chống nước và dễ sử dụng khi lắp đặt, thi công. Vì sự dẻo dai, đặc biệt có thể cắt ngắn, rồi nối dây lại nên dễ dàng thích ứng với rất nhiều ứng dụng trong thực tế.

- Khi viền LED dây trên những khung cửa, xung quanh nhà, Góc cạnh trong nhà ta sẽ tạo ra rất nhiều hiệu ứng đa dạng, uyển chuyển, linh động giữa các chi tiết khía cạnh của ngôi nhà, khung cửa, nên khi nhìn xa ngôi nhà bạn nổi hẳn lên và người nhìn cảm giác được ảnh nổi của ngôi nhà bạn trong không gian 3 chiều (3D).

- Điều Khiển LED dây RGB dùng Board LEDBOX12 để điều khiển. Có Chương trình chuyển màu nhẹ nhàng cho LED dây RGB.

 - Trong kỹ thuật hiển thị màu sắc của điểm ảnh người ta dùng cách phối hợp tỉ lệ về cường độ sáng của 3 nguồn ánh sáng có màu cơ bản là: Màu đỏ(Red), Xanh lá(Green) và xanh dương(Blue). Dựa vào cách thức này ta có thể tạo được LED RGB bằng cách ghép 3 LED đơn có 3 màu đỏ, xanh lá và xanh dương lại với nhau.

- Đặc điểm của việc phối hợp màu:

 + Góc nhìn: khi ta lại gần nguồn sáng thì góc nhìn sẽ rộng, do đó sẽ phân biệt được những chi tiết nhỏ, nên cần ghép 3 điểm lại gần với nhau thì việc phối hợp màu sẽ không bị phát hiện ra. Nhưng ở khoảng cách xa hay nguồn sáng hay bị che chắn bởi lớp vật liệu mờ ( Mica, Kính bắn cát...) thì các điểm gần sẽ trở thành 1 điểm mà mắt không thể phân biệt được, nên ta có thể tạo ra sự phối hợp đa sắc màu bằng cách ghép những LED đơn có 3 màu cơ bản(R,G,B) để cho giá thành thấp hơn và linh hoạt hơn vào những ứng dụng đòi hỏi công suất sáng cao: Sàn nhảy, Hộp đèn đổi màu...

  + Thời Gian phối màu: Việc phối màu không nhất thiết ba màu cùng sáng vào một thời điểm, ta có thể cho sáng tuần tự các màu theo thời gian. Nên với đặc điểm này ta có thể dùng phương pháp thay đổi độ rộng xung(PMW) để biểu diễn cường độ sáng của từng màu. Điều này sẽ làm cho mạch điện trở nên đơn giản và chi phí rẻ.

  + Độ sáng: những điểm sáng nhỏ, gần nhau thì công suất phát sáng nhỏ( màn hình TV có độ phân giải rất cao nhưng công suất không lớn). Còn ghép các đèn lại sẽ có công suất lớn đáp ứng nhu cầu sử dụng.

- Cách ghép 3 LED để tạo ra LED RGB: để đạt được sự tối ưu của cách ghép 3 LED ta phải bố trí chúng cách đều nhau một góc 120 độ trên đường tròn đường kính 1.5mm. Bạn nên dùng LED lùn 5mm để tạo ra LED RGB vì LED loại này giá thành thấp và độ sáng tương đối cao, do LED này thông dụng nên giá thành thấp.

            

LED RGB trên thanh nẹp điện

Gia công trên thanh nẹp điện

LED lắp đặt cho sàn nhảy

Cách nối LED RGB đơn

- Một số ứng dụng trong cách tạo LED RGB đơn:

Lắp LED dạng RGB phối màu trên Mica

Tạo những thanh LED ghép lại thành vòng tròn phía sau tượng để làm hào quang

Số lượng điểm tùy theo thanh dai ngắn ta có thể dùng 3 LED cho 1 đoạn hay 6 LED cho một đoạn trên thanh

Hộp đèn đổi màu Fullcolor từ LED đơn, Ô sàn nhảy...

Lắp đặt từng module LED RGB

Test từng màu của từng module LED RGB

7. Giới thiệu chung về LED Matrix:

Dựa trên nguyên tắc như quét màn hình tivi, máy tính, ta có thể thực hiện việc hiển thị ma trận đèn bằng cách quét theo hàng và quét theo cột. Mỗi Led trên ma trận Led có thể coi như một điểm ảnh. Địa chỉ của mỗi điểm ảnh này được xác định đồng thời bởi mạch giải mã hàng và giải mã cột, điểm ảnh này sẽ được xác định nhờ dữ liệu đưa ra từ mạch điều khiển. Như vậy tại mỗi thời điểm chỉ có trạng thái của một điểm ảnh xác định. Tuy nhiên khi xác định địa chỉ và trạng thái của điểm ảnh tiếp theo thì các điểm ảnh còn lại sẽ chuyển về trạng thái tắt.Vì thế để hiển thị được toàn bộ hình ảnh mà ta muốn thì ta phải quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét rất lớn, lớn hơn nhiều lần thời gian kịp tắt của đèn. Mắt người chỉ nhận biết được tối đa 24 hình/s do đó nếu tốc độ quét lớn mắt người sẽ không nhận biết được sự gián đoạn hay là nhấp nháy của đèn Led(đánh lừa cảm giác mắt). Ứng dụng trong hiển thị Led matrix để đảm bảo phù hợp các thông số về điện của từng Led đơn người ta không điều khiển theo chu trình như màn hình tivi (CRT) bởi như vậy để đảm bảo độ sáng của toàn bộ bảng led thì dòng tức thời qua từng led là vô cùng lớn do đó có thể đánh thủng lớp tiếp giáp của led .Trên thực tế người ta có thể ghép chung anot hoặc catot của 1 hàng hoặc 1 cột . Khi đó công việc điều khiển sẽ là chuyển dữ liệu ra các cột và cấp điện cho hàng .Như vậy tài 1 thời điểm sẽ có 1 hàng được điều khiển sáng theo dữ liệu đưa ra. Ngoài ra để đảm bảo độ sáng của bảng thông tin là tốt nhất, đặc biệt với những bảng cỡ lớn theo chiều dọc ( có nhiều hàng), thời gian sáng của 1 hàng lúc này sẽ bị giảm đi rất nhiều nếu dữ nguyên kiểu quét 1 hàng .Để khác phục điều này người ta sử dụng phương pháp điều khiển cho 2 hoặc 4 hàng cùng sáng, từ đó giúp giảm dòng tức thời qua từng led mà vẫn đảm bảo độ sáng tối ưu .Và trong đồ án này module P10 được sử dụng hoạt động trên phương pháp điều khiển cùng lúc 4 hàng cùng sáng tại 1 thời điểm, sau 4 lần quét ta sẽ có 1 khung hình hoàn thiện. 2. Module P10 a.

Thông số Module LED 16x32:
Mã sản phẩm : BW-PH10-4SS
Cách sử dụng Bảng ngoài trời Độ phân giải (mm) 10mm Module dày 30,5mm Kích thước (mm) 320 * 160 Pixel Density (pexel / m) 10.000 Hiển thị một màu Màu đỏ Độ phân giải (pixel) 32 * 16 Trọng lượng (G) 425 Khoảng cách (m) ≥ 12,5 Góc nhìn (°) lựa chọn Nghiêng 110 ± 5 độ, thẳng 60 độ. Nhiệt độ hoạt động (° C) Làm việc Nhiệt độ: -20 °C ~ 50°C Nhiệt độ lưu trữ: -40°C ~ 85 ° C Độ ẩm hoạt động 10 ~ 95% Công suất Trung bình (W / m²) 100 ~ 300 Công suất tiêu thụ tối đa (W / m²) ≤ 500 Chế độ kiểm soát Không đồng bộ Chế độ quét 1/4 quét bởi áp Constant Cân bằng trắng Độ sáng (cd / m²) ≥ 2000 Lớp chống thấm nước IP51 MTTF ≥ 10.000 Tuổi thọ (giờ) ≥ 100,000 Nguồn điện sử dụng 5V/20A chuyên dụng.

Mặt trước: 

Mặt sau:

b. Nguyên lý hoạt động.

Giản đồ xung điều khiển mudue : Các đường điều khiển gồm : - Tín hiệu OE : tích cực mức logic cao (5V) cho phép chốt hàng ( hàng tương ứng với 2 tín hiệu A,B được nối đất ) - Tín hiệu chọn hàng : A,B là 2 đường tín hiệu cho phép chọn hàng hiển thị 

- Tín hiệu CLK : Tín hiệu cho phép chốt dữ liệu ra cột . - Tín hiệu SCK : xung đưa dữ liệu ra IC ghi dịch . - Tín hiệu DATA: đưa dữ liệu cần hiển thị ra bảng led. - Sơ đồ quét của mudule : + Quét theo tỉ lệ ¼ + Tất cả module có 16 dòng,32 cột .Tại 1 thời điểm nhất định sẽ có 4 dòng đồng thời được nối với nguồn Vcc (được cho phép sáng).

Sơ đồ dịch dữ liệu :

c. Lí do lựa chọn loại module này :
+ P10 – 1R là loại module LED rất phổ biến trên thị trường và đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam.

+Cách điều khiển đơn giản.

+Phù hợp với các bảng thông tin điện tử cỡ vừa và nhỏ.

+ Cấu tạo đơn giản, rễ dàng lắp đặt , sửa chữa .

+ Mở rộng kích thước bảng đơn giản, không cần thay đổi phần cứng .

+ Độ sáng phù hợp với các bảng thông tin ngoài trời .

+Sử dụng, lắp đặt đơn giản.

Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ qua:

Facebook: Rid HaUI

Gmail: dienturid@gmail.com