Светодиодная матрица на базе MAX7219

Sketch code

Sketch code

Светодиод, или LED (LightEmittingDiode), — это электронный источник света, представляющий собой полупроводниковый прибор, преобразующий пропускаемый через него электрический ток в световое излучение. Световое излучение возникает при рекомбинации носителей электрического заряда (электронов и дырок) в области p-n-перехода. При переходе электронов с одного энергетического уровня на другой осуществляется выделение энергии в виде излучения кванта света — фотона. При этом, как и в обычных диодах, электрический ток должен проходить через светодиод в прямом направлении, т. е. от p-стороны (анода) к n-стороне (катоду).

Светодиод состоит из одного или нескольких полупроводниковых кристаллов, пропитанных или лакированных примесями для создания p-n-перехода, размещенных в корпусе с контактными выводами и оптической системы, формирующей световой поток. Излучаемый полупроводниковым кристаллом свет попадает в миниа- тюрную оптическую систему, состоящую из рефлектора и прозрачного корпуса (линзы) светодиода. Таким образом, изменяя конфигурацию рефлектора и линзы можно добиться необходимого угла и направленности излучения светодиода.

Спектральные характеристики излучаемого светодиодом света напрямую зависят как от типа и химического состава используемых в нем полупроводниковых материалов, так и легирующих примесей, образующих p-n-переход. Светодиодное развитие началось с инфракрасных устройств, изготовленных на основе арсенида галлия. В настоящее время светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов, излучая свет различных цветов. Но не все полупроводниковые материалы могут быть использованы для создания светодиодов, поскольку не все из них при рекомбинации могут эффективно излучать свет. К лучшим излучателям света относятся прямозонные полупроводники типа АIIIBV — например, арсенид галлия (GaAs) или фосфид индия (InP), и типа AIIBVI — на- пример, селенид цинка (ZnSe), а такие непрямозонные полупроводники, как, например, кремний и германий, практически не излучают свет. Важнейшими полупроводниковыми материалами для создания светодиодов являются: алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In) и фосфор (P), создающие свечение в диапазоне от красного до желтого цвета; индий (In), галлий (Ga) и азот (N), используемые для получения голубого и зеленого цвета. Для получения белого цвета кристалл, излучающий голубой цвет, покрывают слоем люминофора — фосфором. Таким образом, варьируя состав полупроводников можно изготавливать светодиоды различных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

RGB-светодиод — это три близко расположенных светодиода (красный, зеленый и синий под одной общей линзой, что соответствует его названию. Обычно у этих трех светодиодов объединены плюсовые (т. е. с общим анодом) или минусовые (с общим катодом) выводы — соответственно, всего у RGB-светодиода четыре вывода. Фактически, управление RGB — это управление тремя светодиодами, что по- зволяет получать произвольный цвет.

В последнее время широкое применение получили светодиодные матрицы, где светодиоды расположены в определенном порядке, а выводы сделаны в порядке, удобном для монтажа. Светодиодные матрицы бывают одноцветными, двухцветными и RGB (позволяют получать любой цвет). Рассмотрим примеры использова- ния Arduino для управления светодиодными матрицами.