Aviso: Você pode fazer isso da maneira mais fácil ou mais difícil. A maneira mais fácil é escolher um LED RGB que tenha um bom estoque em todos os principais distribuidores, experimentá-lo e ser feliz.
A maneira mais difícil é aprender um pouco sobre a fotometria , que é o estudo da medição da luz, e depois tomar sua decisão. Não há garantias de que o último produza melhores resultados. Mas provavelmente é melhor conhecer um pouco de fundo, então vamos lá. Atenção: Long post.
Critérios Básicos
Os critérios básicos para selecionar um LED são: ignorar cores por enquanto:
- Intensidade / brilho
- Ângulo de visão
- Estilo da lente (clara / difusa / externa)
Do topo:
Intensidade / Brilho
Esta é uma medida de quão brilhante você deseja que seu LED seja e é surpreendentemente complexo. Para um LED RGB, você provavelmente achará mais fácil primeiro especificar a área de visualização e selecionar o número de lúmens necessários. Essa seleção provavelmente será experimental, especialmente porque você deseja fazê-lo no Burning Man, que possui um ambiente realmente brilhante.
Existem duas maneiras de medir a intensidade: radiometricamente e fotometricamente. O watt é uma medida radiométrica de potência, definida pelo sistema métrico em termos de eletrônica como:
$ W = A ^ 2 * \ Omega $
Em palavras, a energia dissipada por um amplificador de corrente que flui através de uma resistência de um ohm.
As medidas fotométricas definem a luminosidade de uma fonte para os olhos. A candela (ou, para LEDs, a millicandela ou mcd) mede a intensidade em uma direção. O lúmen é uma medida de potência, e é definido como uma candela sobre um estereótipo de área (um estereótipo é um cone com cerca de US $ 64 ^ o $ de diâmetro). Ambos são ponderados em relação às unidades radiométricas pela curva de luminosidade, que se parece com isso (linha preta pontilhada):
Observe que ele atinge o pico em torno de 550 nm ou a cor verde. O que isso significa é que as cores vermelho e azul precisam ter altas classificações de potência para obter uma coloração uniforme. Se você usa as classificações de milicandelas (para uma variedade de ângulos de visão) ou as classificações de lúmen (se você já selecionou um conjunto de ângulos de visão semelhantes), não precisa se preocupar com essa curva.
Se você ainda está prestando atenção, não se preocupe, o resto é mais direto e mais curto.
Ângulo de visão
O ângulo de visão é a inclinação máxima que você pode ter em relação ao LED e ainda ver a cor emitida. Isso é uma função da lente e nem sempre é distribuída uniformemente. Para uma lente difusa (turva), se você puder ver a lente, poderá ver a cor, mesmo que só um pouquinho. O ângulo de visão não é necessariamente esse número; geralmente são mais realistas e definem apenas a área que a lente foi projetada para iluminar. Para uma lente nítida, as propriedades ópticas da lente definirão o ângulo de visão mais rigidamente. Dica: Não é de 180 graus para o pacote T 1 3/4 (o LED padrão de 5 mm que você mostrou na maioria dos seus links - isso geralmente não é mais que $ 30 ^ 0 $).
Para um globo POV, você provavelmente deseja um ângulo de visão bastante amplo.
Estilo da lente
As lentes podem ser coloridas ou incolores. Para um LED RGB, você provavelmente deseja incolor. Eles também podem ser transparentes ou difusos (nublado). Sua escolha nesta seleção dependerá do ângulo de visão dos LEDs. Uma lente difusa ajudará a eliminar pontos brilhantes, mas também reduzirá a eficácia de qualquer foco para o qual a lente foi projetada. Se você obtiver um LED com uma lente esférica, ele precisa ser difundido, ou você cegará os usuários à medida que gira, e será difícil vê-lo nos outros.
Você também precisa decidir se deseja uma lente integrada ou externa. Alguns LEDs super brilhantes têm uma lente externa que permite ótica de maior qualidade, mas custa mais e requer mais componentes. Para este projeto, você quase certamente deseja uma lente integrada.
Propriedades elétricas
Em seguida, você precisa considerar as propriedades elétricas:
- Corrente, nominal / teste e máxima (será diferente para cada cor de um LED RGB)
- Tensão direta $ V_F $ (será diferente para cada cor de um LED RGB)
Atual
Um LED cria luz dissipando energia através de uma junção de semicondutores. Abaixo de uma certa corrente, os elétrons não são aumentados para a próxima camada e você não recebe luz. Acima de uma certa corrente, você destrói o seu dispositivo. Modulando a corrente (média) entre esses dois valores, você pode obter vários graus de intensidade. Essa é uma função não linear em relação à intensidade da luz, mas você pode obter uma função mais linear usando uma corrente constante e pressionando e acendendo o LED rapidamente. Essa técnica é conhecida como modulação por largura de pulso ou PWM. Se o seu PWM nunca exceder um determinado ciclo de trabalho e for suficientemente rápido, você poderá definir a corrente constante na qual, no estado estacionário, excederá a potência máxima do seu LED. Isso geralmente não lhe dá uma média mais brilhante.
Você precisa selecionar LEDs cujos requisitos atuais estejam dentro dos limites do seu circuito de acionamento e cujos requisitos de energia sejam sustentáveis usando a fonte de energia escolhida.
Tensão direta
A voltagem direta será diferente para cada cor no LED. Isso apenas complica um pouco o cálculo da corrente. Se você estiver usando um resistor para definir a corrente e os LEDs forem ânodo comum, provavelmente deverá selecionar LEDs com tensões diretas semelhantes para minimizar as perdas de energia nos resistores. Esteja ciente de que a tensão direta é uma função da corrente direta!
Material padrão
Depois, existem as propriedades genéricas que você precisa selecionar para qualquer dispositivo eletrônico:
- Pacote
- Temperatura de solda
- Fornecedor fabricante
Pacote
Você pode ficar tentado a usar um pacote padrão de dome T 1 3/4 5 mm. Não aceite isso, a menos que tenha certeza de que é o que deseja. Para obter 4 condutores neste pacote, você precisa de orifícios pequenos e apertados (a soldagem e a fabricação de PCBs serão difíceis) e as propriedades ópticas são inferiores às ótimas.
Há uma infinidade de pacotes de montagem em superfície que são de menor perfil e menor peso (o que é desejável se você deseja girar seu projeto) e que têm altos ângulos de visão sem usar lentes difusas.
Temperatura de solda
Os LEDs são alguns dos componentes mais sensíveis ao calor durante a soldagem, devido aos requisitos ópticos de suas lentes e devido aos semicondutores exclusivos usados para gerar a luz. Tenha cuidado se estiver usando algo, exceto um ferro de solda ou forno de temperatura regulada para isso.
Fabricante e distribuidor
Para um projeto ou protótipo único, os produtos Adafruit ou Sparkfun são bons, mas (1) você pagará um prêmio pela seleção e endosso e (2) ficará sem sorte se o produto for descartado. Os sites amadores são bons se você estiver fabricando um produto único, mas se desejar distribuir planos, verifique se um LED compatível está amplamente disponível. Caso contrário, entre em contato diretamente com a Cree, a Avago ou a Lite-On (ou o seu fabricante favorito) ou use um distribuidor principal como a Digikey ou a Mouser. Você terá melhor sorte e obterá melhores preços comprando a granel e pulando o intermediário.
Cor
Um dos fatores mais importantes a considerar é a cor, mas os LEDs RGB basicamente definem isso para você. Você precisa considerar os relacionamentos entre cada cor em sua seleção, mas isso geralmente pode ser explicado no software. Por exemplo, o olho humano detecta o verde muito melhor do que o azul, e os LEDs vermelhos geralmente são mais eficientes que o azul.
Além da potência relativa entre as cores, é necessário considerar as informações espectrais. Muitos fabricantes têm definições diferentes de cada cor - vermelho pode ser qualquer luz com comprimento de onda entre 629nm (vermelho alaranjado) e 660nm, verde pode ser de 515nm a 565nm e azul pode estar entre 430nm e 470nm (um azul esverdeado). E esse é apenas o pico nominal! Como não é um laser, nem todos os raios de luz provenientes dele têm o mesmo comprimento de onda - há uma distribuição irregular do comprimento de onda para cada cor. Um LED vermelho emitirá uma pequena quantidade de luz azul e vice-versa.