Advertencia: puede hacerlo de la manera fácil o difícil. La manera fácil es elegir un LED RGB que tenga un buen stock en todos los principales distribuidores, pruébelo y sea feliz.
Lo difícil es aprender un poco sobre fotometría , que es el estudio de la medición de la luz, y luego tomar una decisión. Sin embargo, no hay garantías de que este último produzca mejores resultados. Pero, probablemente sea mejor conocer un poco de historia, así que aquí vamos. Advertencia: publicación larga.
Criterios Básicos
Los criterios básicos para seleccionar un LED son ignorar el color por ahora:
- Intensidad / brillo
- Ángulo de visión
- Estilo de lente (claro / difuso / externo)
Desde la parte superior:
Intensidad / brillo
Esta es una medida de qué tan brillante quiere que sea su LED, y es sorprendentemente complejo. Para un LED RGB, probablemente le resulte más fácil especificar primero el área de visualización y luego seleccionar la cantidad de lúmenes que necesita. Esta selección probablemente será experimental, especialmente porque quieres hacerlo en Burning Man, que tiene un entorno realmente brillante.
Hay dos formas de medir la intensidad: radiométrica y fotométrica. El vatio es una medida radiométrica de potencia, definida por el sistema métrico en términos de electrónica como:
$ W = A ^ 2 * \ Omega $
En palabras, la potencia disipada por un amperio de corriente que fluye a través de una resistencia de un ohm.
Las mediciones fotométricas definen qué tan brillante aparece una fuente para el ojo. La candela (o, para LED, la millicandela o mcd) mide la intensidad en una dirección. La luz es una medida de potencia, y se define como una candela sobre un área esteradiana (un esteradian es un cono de aproximadamente $ 64 ^ o $ de ancho). Ambos están ponderados con respecto a las unidades radiométricas por la curva de luminosidad, que se parece a esto (línea negra punteada):
Tenga en cuenta que alcanza un máximo de 550 nm, o el color verde. Lo que esto significa es que sus colores rojo y azul deben tener altas capacidades de potencia para obtener una coloración uniforme. Si usa las calificaciones de milicandella (para una variedad de ángulos de visión) o las calificaciones de lumen (si ya ha seleccionado un conjunto de ángulos de visión similares), no tiene que preocuparse por esta curva.
Si sigues prestando atención, no te preocupes, el resto es más sencillo y más corto.
Ángulo de visión
El ángulo de visión es la inclinación máxima que puede tener con respecto al LED y aún así ver el color emitido. Esta es una función de la lente, y no siempre está distribuida uniformemente. Para una lente difusa (turbia), si puede ver la lente, puede ver el color, aunque solo sea un poco. El ángulo de visión no es necesariamente este número; Por lo general, son más realistas y solo definen el área para la cual la lente está diseñada para iluminar. Para una lente clara, las propiedades ópticas de la lente definirán el ángulo de visión de manera más rígida. Sugerencia: No es 180 grados para el paquete T 1 3/4 (el LED estándar de 5 mm que mostró en la mayoría de sus enlaces, que generalmente no es más de $ 30 ^ 0 $).
Para un globo POV, probablemente desee un ángulo de visión bastante amplio.
Estilo de lente
Las lentes pueden ser teñidas o incoloras. Para un LED RGB, probablemente desee incoloro. También pueden ser transparentes o difusos (nublados). Su elección en esta selección dependerá del ángulo de visión de los LED. Una lente difusa ayudará a eliminar los puntos brillantes, pero también reducirá la efectividad de cualquier enfoque para el que esté diseñada la lente. Si obtiene un LED con una lente esférica, debe difundirse, o cegará a sus usuarios a medida que gira, y será difícil de ver en otros.
También debe decidir si desea una lente integrada o externa. Algunos LED superbrillantes tendrán una lente externa que permite una óptica de mayor calidad pero cuesta más y requiere más componentes. Para este proyecto, es casi seguro que desee una lente integrada.
Propiedades electricas
A continuación, debe considerar las propiedades eléctricas:
- Corriente, tanto nominal / prueba como máxima (será diferente para cada color de un LED RGB)
- Tensión directa $ V_F $ (será diferente para cada color de un LED RGB)
Actual
Un LED crea luz al disipar energía a través de una unión de semiconductores. Por debajo de una cierta corriente, los electrones no se elevan a la siguiente capa y no se obtiene luz. Por encima de cierta corriente, destruyes tu dispositivo. Al modular la corriente (promedio) entre estos dos valores, puede obtener diversos grados de intensidad. Esta es una función no lineal con respecto a la intensidad de la luz, pero puede obtener una función más lineal utilizando una corriente constante y pulsando y apagando rápidamente el LED. Esta técnica se conoce como modulación de ancho de pulso o PWM. Si su PWM nunca excede un ciclo de trabajo dado y es lo suficientemente rápido, puede establecer la corriente constante a la cual, en estado estable, excedería la potencia máxima de su LED. Sin embargo, esto generalmente no te da un promedio más brillante.
Debe seleccionar LED cuyos requisitos actuales estén dentro de los límites de su circuito de accionamiento y cuyos requisitos de energía sean sostenibles utilizando la fuente de alimentación elegida.
Tensión directa
El voltaje directo será diferente para cada color en el LED. Esto solo complica un poco el cálculo de la corriente. Si está utilizando una resistencia para establecer la corriente, y los LED son de ánodo común, probablemente debería seleccionar LED con voltajes directos similares para minimizar las pérdidas de potencia en las resistencias. ¡Tenga en cuenta que el voltaje directo es una función de la corriente directa!
Cosas estándar
Luego, están las propiedades genéricas que debe seleccionar para cualquier dispositivo electrónico:
- Paquete
- Temperatura de soldadura
- Proveedor de fabricante
Paquete
Es posible que sienta la tentación de usar un paquete estándar de domo T 1 3/4 5 mm. No acepte esto a menos que esté seguro de que es lo que quiere. Para obtener 4 cables bajo este paquete, necesita agujeros pequeños y apretados (la soldadura y la fabricación de PCB serán difíciles), y las propiedades ópticas son menos que óptimas.
Hay una gran cantidad de paquetes de montaje en superficie que tienen un perfil más bajo y un peso más bajo (lo cual es deseable si desea girar su proyecto) y que tienen ángulos de visión altos sin usar lentes difusos.
Temperatura de soldadura
Los LED son algunos de los componentes más sensibles al calor al soldar debido a los requisitos ópticos de sus lentes y a los semiconductores únicos que se utilizan para generar la luz. Tenga cuidado si está usando algo más que un soldador u horno con temperatura regulada para esto.
Fabricante y distribuidor
Para un proyecto o prototipo único, los productos Adafruit o Sparkfun están bien, pero (1) pagará una prima por su selección y respaldo y (2) no tendrá suerte si dejan el producto. Los sitios de aficionados están bien si está haciendo un producto único, pero si desea distribuir planes, asegúrese de que un LED compatible esté ampliamente disponible. De lo contrario, comuníquese directamente con Cree, Avago o Lite-On (o su fabricante favorito), o use un distribuidor importante como Digikey o Mouser. Tendrá mejor suerte y obtendrá mejores precios comprando a granel y omitiendo al intermediario.
Color
Uno de los factores más importantes a considerar es el color, pero los LED RGB básicamente lo definen por usted. Debe considerar las relaciones entre cada color en su selección, pero esto generalmente se puede tener en cuenta en el software. Por ejemplo, el ojo humano detecta el verde mucho mejor que el azul, y los LED rojos suelen ser más eficientes que el azul.
Además del poder relativo entre los colores, debe tener en cuenta la información espectral. Muchos fabricantes tienen diferentes definiciones de cada color: el rojo puede ser cualquier luz con una longitud de onda entre 629 nm (un rojo anaranjado) y 660 nm, el verde puede ser de 515 nm a 565 nm y el azul puede ser de 430 nm a 470 nm (un azul verdoso). ¡Y ese es solo el pico nominal! Esto no es un láser, por lo que no todos los rayos de luz que provienen de él tienen la misma longitud de onda: hay una distribución irregular de la longitud de onda para cada color. Un LED rojo emitirá una pequeña cantidad de luz azul, y viceversa.