Os circuitos eletrônicos geralmente precisam transmitir seu status de funcionamento e as luzes indicadoras tornam-se uma maneira simples de atender a esse requisito. Nas soluções de iluminação, as luzes LED consomem menos energia do que as fontes de luz tradicionais. O baixo consumo de energia das luzes LED é uma vantagem significativa em instrumentos de sistemas embarcados onde a energia da bateria pode ser muito valiosa.
Se um sistema de sinalização básico com apenas três cores de vermelho, amarelo e verde for necessário para o trabalho, uma simples luz indicadora RYG pode atender aos requisitos. Neste caso, uma luz vermelha indica perigo ou parada, enquanto uma luz verde indica que todos os sistemas estão funcionando normalmente. O sistema RYG é uma solução tradicional utilizada para painéis de instrumentos básicos e torres de sinalização industriais.
Os indicadores LED vermelho, verde e azul (RGB) acendem em cores diferentes de acordo com o estado desejado, alcançando assim a função de exibição visual. As luzes indicadoras LED RGB fornecem cores ricas e informações sutis mais intuitivas. Por exemplo, a faixa de temperatura na barra de gradiente requer diferentes tons de cor para representar os níveis de temperatura.
Além disso, as luzes indicadoras LED RGB podem ser moduladas para exibir a cor desejada, possibilitando a funcionalidade de duas ou três luzes indicadoras diferentes, ocupando assim menos espaço.
Luzes indicadoras LED RGB são amplamente utilizadas, incluindo telas em máquinas robustas, dispositivos domésticos inteligentes e sistemas embarcados em aplicações industriais. Por exemplo, a série RGB Q10/14/16/19/22 da APEM (Figura 1) pode fornecer opções de cores quase ilimitadas com uma vida útil de até 100.000 horas. O LED RGB é geralmente a escolha preferida para instrumentos e medidores modernos porque este produto pode produzir mais cores enquanto consome menos energia.
Luzes indicadoras LED RGB série APEM Q10/14/16/19/22
As luzes indicadoras LED RGB da APEM podem ser controladas usando a tecnologia de modulação por largura de pulso (PWM) para obter uma aparência colorida. (Fonte da imagem: DigiKey)
O princípio de funcionamento do LED RGB
O driver controla a exibição colorida controlando a corrente enviada ao LED. Ele usa 8 bits para representar a quantidade de cor necessária para cada canal (R, G ou B). Por exemplo, o valor de 8 bits do canal vermelho, 00000000, indica que a síntese final não contém nenhum componente vermelho. Devido a cada valor de 8 bits ser composto por uma combinação de 0 e 1, cada módulo de cor pode apresentar 28 (ou 256) valores diferentes variando de 0 a 255.
Cada um desses 256 valores representa uma variação sutil na intensidade das cores vermelha, verde e azul. Ajustando os 256 valores dos elementos vermelho, verde e azul em diferentes combinações, os projetistas de circuitos podem obter milhões de tons de cores, especificamente 256 x 256 x 256, ou 16,7 milhões de cores (Figura 2).
Modelo de mapeamento de cubo para cores RGB
Figura 2: Modelo de cores RGB mapeado para cubo. O eixo x horizontal representa os valores vermelhos aumentando para a esquerda, o eixo y representa os valores azuis aumentando para o canto inferior direito e o eixo z vertical representa os valores verdes aumentando para o canto superior direito. A origem localizada no vértice oculto corresponde ao preto. (Fonte da imagem: SharkD, CC BY-SA 4.0); Wikimedia Commons）
Por exemplo, os três componentes dos valores RGB para magenta são definidos da seguinte forma: R: 255, G: 0, B: 255. Ao mesmo tempo, os valores RGB de roxo claro são R: 223, G: 255 e B: 0.
Para fazer com que a luz indicadora LED RGB exiba uma cor específica, é necessário ajustar a intensidade dos componentes vermelho, verde e azul ajustando a potência fornecida a cada módulo de cor. Existem dois métodos para dimerização dinâmica de LED: redução de corrente constante (CCR) e modulação por largura de pulso (PWM).
O método CCR altera a saída de luz reduzindo a corrente enviada ao LED. Este método é simples e tem algumas vantagens. Por outro lado, o método PWM mantém uma corrente constante, mas em vez de fornecer corrente continuamente ao LED, ele a fornece de forma pulsada rápida, ligando e desligando o LED várias vezes por segundo. A intensidade da luz emitida por um LED é diretamente proporcional ao tempo que a corrente fica ligada, o que é chamado de “ciclo de trabalho”.
PWM é uma técnica particularmente útil para controlar luzes indicadoras LED RGB, pois permite um controle preciso sobre a saída final da cor. Além disso, esta tecnologia também é fácil de usar microcontroladores para controle digital, alternando as saídas entre níveis altos e baixos.
Design estético de luz indicadora LED RGB
Se luzes indicadoras forem utilizadas em telas e painéis de controle de instrumentos elétricos e interfaces homem-máquina (IHM), elas precisam ser mais integradas ao equipamento. Os LEDs tradicionais de dois pinos geralmente precisam ser fixados em uma base robusta e normalmente se projetam dos orifícios do painel. As proeminentes luzes indicadoras de LED podem não corresponder ao apelo estético do dispositivo na mente do designer. Além disso, existe o risco de danificar a parte saliente da luz indicadora.
Por outro lado, as luzes indicadoras montadas no painel podem ser fixadas no painel, simplificando o projeto e a instalação. Neste caso, a borda serve como suporte de instalação garantindo a estética visual. O esquema de borda possui textura polida para evitar que o LED fique exposto no painel e seja facilmente danificado.
Mesmo no esquema de borda, as luzes indicadoras LED RGB podem ser instaladas com bordas embutidas ou salientes. A moldura embutida fica nivelada com o painel, conferindo-lhe uma aparência elegante e moderna. Em contraste, os abajures LED com bordas elevadas ficarão ligeiramente salientes da superfície do painel, formando uma estrutura ligeiramente elevada. Se você precisar observar as cores exibidas de diferentes ângulos, esta leve protuberância é particularmente útil. Esta borda elevada é mais fácil de identificar quando instalada em ambientes externos ensolarados ou ambientes industriais com luz forte. A escolha de uma borda depende, em última análise, da aplicação específica. Em ambientes mal iluminados, é necessário que as luzes indicadoras sejam mais claras e visíveis, por isso as luzes indicadoras elevadas são uma escolha melhor. Se os engenheiros de projeto considerarem apenas a estética, a instalação embutida será a melhor escolha.
Além da moldura, a luz indicadora montada no painel exige que o projetista do circuito determine a abertura do painel que pode acomodar a luz indicadora em termos mecânicos. Para acelerar o processo de instalação, pode ser usada uma instalação de encaixe rápido, mas este método de instalação requer um corte mais preciso. Além disso, a luz indicadora pode ser aparafusada ao painel através de roscas para melhorar a segurança, principalmente em ambientes sujeitos a vibrações severas. O tamanho das aberturas do painel pode variar. As luzes indicadoras LED RGB da série Q da APEM oferecem aberturas de 10 mm, 14 mm, 16 mm, 19 mm ou 22 mm e opções para bordas niveladas ou salientes.