Elektronische circuits moeten meestal hun werkstatus doorgeven, en indicatielampjes worden een eenvoudige manier om aan deze vereiste te voldoen. In verlichtingsoplossingen verbruiken LED-lampen minder energie dan traditionele lichtbronnen. Het lage energieverbruik van LED-verlichting is een aanzienlijk voordeel bij embedded systeeminstrumenten waarbij batterijvermogen zeer waardevol kan zijn.
Als voor het werk een basissignaalsysteem met slechts drie kleuren rood, geel en groen nodig is, kan een eenvoudig RYG-indicatielampje aan de eisen voldoen. In dit geval duidt een rood licht op gevaar of een stop, terwijl een groen licht aangeeft dat alle systemen normaal werken. Het RYG-systeem is een traditionele oplossing die wordt gebruikt voor basisinstrumentenpanelen en industriële signaaltorens.
De rode, groene en blauwe (RGB) LED-indicatoren lichten op in verschillende kleuren, afhankelijk van de gewenste status, waardoor een visuele weergavefunctie wordt bereikt. RGB LED-indicatielampjes bieden rijke kleuren en intuïtievere subtiele informatie. Het temperatuurbereik in de verloopbalk vereist bijvoorbeeld verschillende kleurtinten om de temperatuurniveaus weer te geven.
Bovendien kunnen RGB LED-indicatielampjes worden gemoduleerd om de gewenste kleur weer te geven, waardoor de functionaliteit van twee of drie verschillende indicatielampjes mogelijk wordt, waardoor er minder ruimte nodig is.
RGB LED-indicatielampjes worden veel gebruikt, waaronder beeldschermen in robuuste machines, smart home-apparaten en ingebedde systemen in industriële toepassingen. APEM's Q10/14/16/19/22-serie RGB (Figuur 1) kan bijvoorbeeld vrijwel onbeperkte kleurkeuzes bieden met een levensduur van maximaal 100.000 uur. RGB LED heeft meestal de voorkeur voor moderne instrumenten en meters, omdat dit product meer kleuren kan produceren terwijl het minder energie verbruikt.
APEM Q10/14/16/19/22 serie RGB LED-indicatielampjes
De RGB LED-indicatielampjes van APEM kunnen worden aangestuurd met behulp van pulsbreedtemodulatie (PWM) -technologie om een kleurrijk uiterlijk te bereiken. (Afbeeldingsbron: DigiKey)
Het werkingsprincipe van RGB LED
De driver regelt de kleurenweergave door de stroom te regelen die naar de LED wordt gestuurd. Het gebruikt 8 bits om de hoeveelheid kleur weer te geven die nodig is voor elk kanaal (R, G of B). De 8-bitswaarde van het rode kanaal, 00000000, geeft bijvoorbeeld aan dat de uiteindelijke synthese geen rode componenten bevat. Omdat elke 8-bits waarde bestaat uit een combinatie van 0 en 1, kan elke kleurmodule 28 (of 256) verschillende waarden weergeven, variërend van 0 tot 255.
Elk van deze 256 waarden vertegenwoordigt een subtiele variatie in de intensiteit van de rode, groene en blauwe kleuren. Door de 256 waarden van rode, groene en blauwe elementen in verschillende combinaties aan te passen, kunnen circuitontwerpers miljoenen kleurtinten verkrijgen, met name 256 x 256 x 256, oftewel 16,7 miljoen kleuren (Afbeelding 2).
Kubustoewijzingsmodel voor RGB-kleuren
Figuur 2: RGB-kleurenmodel toegewezen aan kubus. De horizontale x-as vertegenwoordigt de rode waarden die naar links toenemen, de y-as vertegenwoordigt de blauwe waarden die naar rechtsonder toenemen, en de verticale z-as vertegenwoordigt de groene waarden die naar rechtsboven toenemen. De oorsprong op het verborgen hoekpunt komt overeen met zwart. (Afbeeldingsbron: SharkD, CC BY-SA 4.0); Wikimedia Commons）
De drie componenten van de RGB-waarden voor magenta zijn bijvoorbeeld als volgt ingesteld: R: 255, G: 0, B: 255. Tegelijkertijd zijn de RGB-waarden van lichtpaars R: 223, G: 255 en B: 0.
Om het RGB LED-indicatielampje een specifieke kleur te laten weergeven, is het noodzakelijk om de intensiteit van de rode, groene en blauwe componenten nauwkeurig af te stemmen door het vermogen dat aan elke kleurmodule wordt geleverd aan te passen. Er zijn twee methoden voor het dynamisch dimmen van LED's: constante stroomreductie (CCR) en pulsbreedtemodulatie (PWM).
De CCR-methode verandert de lichtopbrengst door de stroom die naar de LED wordt gestuurd te verminderen. Deze methode is zowel eenvoudig als heeft enkele voordelen. Aan de andere kant handhaaft de PWM-methode een constante stroom, maar in plaats van continu stroom aan de LED te leveren, wordt deze op een snelle pulsmanier geleverd, waarbij de LED meerdere keren per seconde wordt in- en uitgeschakeld. De intensiteit van het licht dat door een LED wordt uitgezonden, is recht evenredig met het tijdstip waarop de stroom wordt ingeschakeld, wat de "dutycycle" wordt genoemd.
PWM is een bijzonder nuttige techniek voor het aansturen van RGB LED-indicatielampjes, omdat het nauwkeurige controle over de uiteindelijke kleuruitvoer mogelijk maakt. Bovendien maakt deze technologie ook gebruiksvriendelijke microcontrollers voor digitale besturing, waarbij de uitgangen tussen hoge en lage niveaus worden geschakeld.
Esthetisch ontwerp van RGB LED-indicatielampje
Als indicatielampjes moeten worden gebruikt in de beeldschermen en bedieningspanelen van elektrische instrumenten en mens-machine-interfaces (HMI), moeten ze vollediger worden geïntegreerd met de apparatuur. Traditionele LED's met dubbele pin moeten meestal op een stevige basis worden bevestigd en steken doorgaans uit gaten in het paneel. De prominente LED-indicatielampjes komen in de ogen van de ontwerper mogelijk niet overeen met de esthetische aantrekkingskracht van het apparaat. Daarnaast bestaat er kans op beschadiging van het uitstekende deel van het indicatielampje.
Aan de andere kant kunnen op het paneel gemonteerde indicatielampjes op het paneel worden bevestigd, wat het ontwerp en de installatie vereenvoudigt. In dit geval dient de rand als installatiebeugel en zorgt tegelijkertijd voor visuele esthetiek. Het randschema heeft een gepolijste textuur om te voorkomen dat de LED door het paneel zichtbaar wordt en gemakkelijk beschadigd raakt.
Zelfs in het randenschema kunnen RGB LED-indicatielampen worden geïnstalleerd met ingebedde of uitstekende randen. Het vlakke frame sluit gelijk aan met het paneel, waardoor het een stijlvolle en moderne uitstraling krijgt. LED-lampenkappen met verhoogde randen zullen daarentegen iets uitsteken uit het paneeloppervlak, waardoor een licht verhoogde structuur ontstaat. Als u de weergegeven kleuren vanuit verschillende hoeken wilt bekijken, is deze lichte uitstulping bijzonder handig. Deze verhoogde rand is gemakkelijker te herkennen bij installatie in zonnige buitenomgevingen of industriële omgevingen met verblindend licht. Hoe u een rand kiest, hangt uiteindelijk af van de specifieke toepassing. In slecht verlichte omgevingen is het vereist dat de indicatielampjes duidelijker en beter zichtbaar zijn, dus verhoogde indicatielampjes zijn een betere keuze. Als ontwerpingenieurs alleen naar esthetiek kijken, is ingebedde installatie een betere keuze.
Naast het frame vereist het op een paneel gemonteerde indicatielampje dat de circuitontwerper de paneelopening bepaalt waarin het indicatielampje mechanisch kan worden geplaatst. Om het installatieproces te versnellen, kan een klikmontage worden gebruikt, maar deze installatiemethode vereist nauwkeuriger snijden. Bovendien kan het indicatielampje via schroefdraad in het paneel worden geschroefd om de veiligheid te verbeteren, vooral in omgevingen die gevoelig zijn voor hevige trillingen. De grootte van paneelopeningen kan variëren. APEM's Q-serie RGB LED-indicatielampjes bieden openingen van 10 mm, 14 mm, 16 mm, 19 mm of 22 mm en opties voor verzonken of uitstekende randen.