تحتاج الدوائر الإلكترونية عادة إلى إرسال حالة عملها، وتصبح أضواء المؤشر طريقة بسيطة لتلبية هذا الشرط.مصابيح LED تستهلك طاقة أقل من مصادر الضوء التقليديةإن استهلاك الطاقة المنخفض لمصابيح LED هو ميزة كبيرة في أدوات النظام المدمج حيث يمكن أن تكون طاقة البطارية قيمة للغاية.
إذا كان هناك حاجة إلى نظام إشارة أساسي مع ثلاثة ألوان فقط من الأحمر والأصفر والأخضر للعمل ، فإن ضوء مؤشر RYG البسيط يمكن أن يلبي المتطلبات. في هذه الحالة ،الضوء الأحمر يشير إلى خطر أو توقف، بينما يشير الضوء الأخضر إلى أن جميع الأنظمة تعمل بشكل طبيعي. نظام RYG هو حل تقليدي يستخدم لألواح الأجهزة الأساسية وأبراج الإشارة الصناعية.
تضيء مؤشرات LED الحمراء والخضراء والأزرق (RGB) بألوان مختلفة وفقًا للحالة المرجوة ، وبالتالي تحقيق وظيفة العرض البصري.توفر مصابيح مؤشر RGB LED ألوان غنية ومعلومات دقيقة أكثر بديهيةعلى سبيل المثال، نطاق درجة الحرارة في شريط التدرج يتطلب ظلال مختلفة من الألوان لتمثيل مستويات درجة الحرارة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل أضواء مؤشر RGB LED لعرض اللون المطلوب ، مما يتيح وظيفة ضوء مؤشرين أو ثلاثة مختلفين ، وبالتالي يتطلب مساحة أقل.
يتم استخدام أضواء مؤشر RGB LED على نطاق واسع ، بما في ذلك شاشات العرض في الآلات القوية والأجهزة المنزلية الذكية والأنظمة المدمجة في التطبيقات الصناعية. على سبيل المثال ،يمكن أن توفر سلسلة Q10/14/16/19/22 من APEM RGB (الشكل 1) خيارات ألوان غير محدودة تقريبًا مع عمر يصل إلى 100000 ساعةعادة ما يكون RGB LED هو الخيار المفضل للأدوات والمقاييس الحديثة لأن هذا المنتج يمكن أن ينتج المزيد من الألوان مع استهلاك طاقة أقل.
مصابيح مؤشرات LED RGB من سلسلة APEM Q10/14/16/19/22
يمكن التحكم في أضواء مؤشر RGB LED من APEM باستخدام تقنية تعديل عرض النبض (PWM) لتحقيق مظهر ملون. (مصدر الصورة: DigiKey)
مبدأ عمل RGB LED
يسيطر السائق على عرض الألوان عن طريق التحكم في التيار المرسل إلى LED. يستخدم 8 بتات لتمثيل كمية اللون المطلوبة لكل قناة (R ، G ، أو B). على سبيل المثال ،قيمة 8 بتات للقناة الحمراء، 00000000، يشير إلى أن التوليف النهائي لا يحتوي على أي مكونات حمراء. نظرا لكل قيمة 8 بت تتكون من مزيج من 0 و 1،كل وحدة لون يمكن أن تقدم 28 (أو 256) قيم مختلفة تتراوح من 0 إلى 255.
كل من هذه القيم 256 تمثل اختلافًا دقيقًا في شدة الألوان الحمراء والخضراء والأزرق. من خلال ضبط القيم 256 للعناصر الحمراء والخضراء والأزرق في مجموعات مختلفة،يمكن لمصممي الدوائر الحصول على الملايين من ألوان النغمات، وتحديداً 256 × 256 × 256 ، أو 16.7 مليون لون (الشكل 2).
نموذج رسم خرائط المكعب للألوان RGB
الشكل 2: نموذج ألوان RGB تم تعديله إلى مكعب. يمثل محور x الأفقي القيم الحمراء المتزايدة إلى اليسار ، يمثل محور y القيم الزرقاء المتزايدة إلى أسفل اليمين ،و يمثل محور z العمودي القيم الخضراء المتزايدة إلى أعلى اليمينالمصدر: SharkD, CC BY-SA 4.0) ؛ ويكيميديا كومنز
على سبيل المثال ، يتم تعيين المكونات الثلاثة لقيم RGB لللون الأحمر الأحمر على النحو التالي: R: 255 ، G: 0 ، B: 255. في نفس الوقت ، فإن قيم RGB للون الأرجواني الخفيف هي R: 223 ، G: 255 ، و B: 0.
لجعل ضوء مؤشر RGB LED يعرض لونًا محددًا ، من الضروري ضبط شدة المكونات الحمراء والخضراء والأزرق عن طريق ضبط الطاقة المقدمة إلى كل وحدة لون.هناك طريقتان للتخفيف الديناميكي للضوء: تخفيض التيار الثابت (CCR) وتعديل عرض النبض (PWM).
طريقة CCR تغير إنتاج الضوء عن طريق تقليل التيار المرسل إلى LED. هذه الطريقة بسيطة ولديها بعض المزايا. من ناحية أخرى ، تحافظ طريقة PWM على تيار ثابت ،ولكن بدلا من توفير التيار المستمر إلى LED، فإنه يقدمها بطريقة نبض سريع، وتشغيل وإيقاف إضاءة LED عدة مرات في الثانية. كثافة الضوء المنبعث من LED هو متناسب مباشرة مع الوقت الذي يتم تشغيل التيار،والتي تسمى "دورة العمل".
PWM هي تقنية مفيدة بشكل خاص للسيطرة على أضواء مؤشر RGB LED ، لأنها تسمح بالسيطرة الدقيقة على مخرج اللون النهائي.هذه التكنولوجيا هي أيضا سهلة لاستخدام جهاز تحكم صغير للسيطرة الرقمية، وتبديل المخرجات بين المستويات العالية والمنخفضة.
التصميم الجمالي للضوء المؤشر RGB LED
إذا كانت أضواء المؤشر ستستخدم في شاشات العرض وألواح التحكم في الأدوات الكهربائية وواجهات الإنسان والآلة (HMI) ، فيجب دمجها بشكل أكثر اكتمالًا مع المعدات.عادةً ما تحتاج مصابيح LED مزدوجة الدبوس التقليدية إلى التثبيت على قاعدة قوية وعادةً ما تبرز من الثقوب على اللوحةقد لا تتطابق أضواء مؤشر LED البارزة مع جاذبية الجهاز في ذهن المصمم. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خطر تلف الجزء المبرز من ضوء المؤشر.
من ناحية أخرى ، يمكن تثبيت مصابيح مؤشرات مثبتة على اللوحة ، مما يسهل التصميم والتركيب.الحدود بمثابة دعامة للتركيب مع ضمان الجمال البصريخطة الحدود لديها نسيج مطلي لمنع LED من التعرض من اللوحة وتلف بسهولة.
حتى في مخطط الحدود ، يمكن تثبيت أضواء مؤشرات RGB LED مع حوائط مضمنة أو متطرفة. يقع الإطار المطاطي مع اللوحة ، مما يمنحها مظهرًا أنيقًا وحديثًا.على النقيض، ستبرز مظلات مصابيح LED ذات الحواف المرتفعة قليلاً من سطح اللوحة ، مما يشكل هيكلًا مرتفعًا قليلاً. إذا كنت بحاجة إلى مراقبة الألوان المعروضة من زوايا مختلفة ،هذه النتوءة الخفيفة مفيدة بشكل خاصهذه الحافة المرتفعة أسهل في التعرف عليها عند تثبيتها في بيئات في الهواء الطلق مشمسة أو بيئات صناعية ذات ضوء ساطع.كيفية اختيار الحدود يعتمد في نهاية المطاف على التطبيق المحددفي البيئات ذات الإضاءة الضعيفة، من المطلوب أن تكون أضواء المؤشرات أكثر وضوحاً ووضوحاً، لذا فإن أضواء المؤشرات المرتفعة هي خيار أفضل.ثم التثبيت المدمج هو خيار أفضل.
بالإضافة إلى الإطار ، يتطلب ضوء المؤشر المثبت على اللوحة من مصمم الدوائر تحديد فتحة اللوحة التي يمكن أن تستوعب ضوء المؤشر من حيث الميكانيكا.لتسريع عملية التثبيت، يمكن استخدام تثبيت سريع ، ولكن هذه الطريقة التثبيت تتطلب قطع أكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إدخال ضوء المؤشر في اللوحة من خلال الخيوط لتحسين السلامة ،خاصة في البيئات المعرضة لاهتزازات شديدةقد يختلف حجم فتحات اللوحة. توفر مصابيح مؤشر RGB LED من سلسلة Q من APEM فتحات 10 مم أو 14 مم أو 16 مم أو 19 مم أو 22 مم وخيارات للحدود المبرزة أو المبرزة.