Los circuitos electrónicos normalmente necesitan transmitir su estado de funcionamiento y las luces indicadoras se convierten en una forma sencilla de cumplir con este requisito. En las soluciones de iluminación, las luces LED consumen menos energía que las fuentes de luz tradicionales. El bajo consumo de energía de las luces LED es una ventaja significativa en los instrumentos de sistemas integrados donde la energía de la batería puede ser muy valiosa.
Si para el trabajo se necesita un sistema de señal básico con solo tres colores: rojo, amarillo y verde, una simple luz indicadora RYG puede cumplir con los requisitos. En este caso, una luz roja indica peligro o una parada, mientras que una luz verde indica que todos los sistemas están funcionando con normalidad. El sistema RYG es una solución tradicional utilizada para paneles de instrumentos básicos y torres de señalización industriales.
Los indicadores LED rojo, verde y azul (RGB) se iluminan en diferentes colores según el estado deseado, logrando así la función de visualización visual. Las luces indicadoras LED RGB brindan colores intensos e información sutil más intuitiva. Por ejemplo, el rango de temperatura en la barra de degradado requiere diferentes tonos de color para representar los niveles de temperatura.
Además, las luces indicadoras LED RGB se pueden modular para mostrar el color deseado, lo que permite la funcionalidad de dos o tres luces indicadoras diferentes, requiriendo así menos espacio.
Las luces indicadoras LED RGB se utilizan ampliamente, incluidas pantallas de visualización en maquinaria robusta, dispositivos domésticos inteligentes y sistemas integrados en aplicaciones industriales. Por ejemplo, la serie RGB Q10/14/16/19/22 de APEM (Figura 1) puede ofrecer opciones de color casi ilimitadas con una vida útil de hasta 100.000 horas. El LED RGB suele ser la opción preferida para los instrumentos y medidores modernos porque este producto puede producir más colores consumiendo menos energía.
Luces indicadoras LED RGB serie APEM Q10/14/16/19/22
Las luces indicadoras LED RGB de APEM se pueden controlar mediante tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM) para lograr una apariencia colorida. (Fuente de la imagen: DigiKey)
El principio de funcionamiento del LED RGB.
El controlador controla la pantalla en color controlando la corriente enviada al LED. Utiliza 8 bits para representar la cantidad de color requerida para cada canal (R, G o B). Por ejemplo, el valor de 8 bits del canal rojo, 00000000, indica que la síntesis final no contiene ningún componente rojo. Debido a que cada valor de 8 bits está compuesto por una combinación de 0 y 1, cada módulo de color puede presentar 28 (o 256) valores diferentes que van de 0 a 255.
Cada uno de estos 256 valores representa una variación sutil en la intensidad de los colores rojo, verde y azul. Al ajustar los 256 valores de los elementos rojo, verde y azul en diferentes combinaciones, los diseñadores de circuitos pueden obtener millones de tonos de color, específicamente 256 x 256 x 256, o 16,7 millones de colores (Figura 2).
Modelo de mapeo de cubos para colores RGB
Figura 2: modelo de color RGB asignado al cubo. El eje x horizontal representa valores rojos que aumentan hacia la izquierda, el eje y representa valores azules que aumentan hacia la parte inferior derecha y el eje z vertical representa valores verdes que aumentan hacia la parte superior derecha. El origen situado en el vértice oculto corresponde al negro. (Fuente de la imagen: SharkD, CC BY-SA 4.0); Wikimedia Commons）
Por ejemplo, los tres componentes de los valores RGB para magenta se establecen de la siguiente manera: R: 255, G: 0, B: 255. Al mismo tiempo, los valores RGB del violeta claro son R: 223, G: 255 y B: 0.
Para que la luz indicadora LED RGB muestre un color específico, es necesario ajustar la intensidad de los componentes rojo, verde y azul ajustando la potencia entregada a cada módulo de color. Hay dos métodos para la atenuación dinámica de LED: reducción de corriente constante (CCR) y modulación de ancho de pulso (PWM).
El método CCR cambia la salida de luz reduciendo la corriente enviada al LED. Este método es simple y tiene algunas ventajas. Por otro lado, el método PWM mantiene una corriente constante, pero en lugar de entregar corriente continuamente al LED, la entrega en forma de pulso rápido, encendiendo y apagando el LED varias veces por segundo. La intensidad de la luz emitida por un LED es directamente proporcional al tiempo que se enciende la corriente, lo que se denomina "ciclo de trabajo".
PWM es una técnica particularmente útil para controlar las luces indicadoras LED RGB, ya que permite un control preciso sobre la salida de color final. Además, esta tecnología también es fácil de usar con microcontroladores para control digital, conmutando salidas entre niveles altos y bajos.
Diseño estético de luz indicadora LED RGB
Si se van a utilizar luces indicadoras en las pantallas de visualización y paneles de control de instrumentos eléctricos e interfaces hombre-máquina (HMI), es necesario integrarlas más completamente con el equipo. Los LED tradicionales de doble clavija generalmente deben fijarse sobre una base resistente y normalmente sobresalen de los orificios del panel. Es posible que las prominentes luces indicadoras LED no coincidan con el atractivo estético del dispositivo en la mente del diseñador. Además, existe el riesgo de dañar la parte que sobresale del indicador luminoso.
Por otro lado, las luces indicadoras montadas en panel se pueden fijar en el panel, simplificando el diseño y la instalación. En este caso, el borde sirve como soporte de instalación garantizando al mismo tiempo la estética visual. El esquema del borde tiene una textura pulida para evitar que el LED quede expuesto desde el panel y se dañe fácilmente.
Incluso en el esquema de bordes, las luces indicadoras LED RGB se pueden instalar con bordes incrustados o salientes. El marco empotrado queda al ras del panel, dándole un aspecto elegante y moderno. Por el contrario, las pantallas de lámparas LED con bordes elevados sobresaldrán ligeramente de la superficie del panel, formando una estructura ligeramente elevada. Si necesita observar los colores mostrados desde diferentes ángulos, este ligero bulto es especialmente útil. Este borde elevado es más fácil de identificar cuando se instala en ambientes exteriores soleados o ambientes industriales con luz deslumbrante. La elección de un borde depende en última instancia de la aplicación específica. En entornos poco iluminados, se requiere que las luces indicadoras sean más claras y visibles, por lo que las luces indicadoras elevadas son una mejor opción. Si los ingenieros de diseño sólo consideran la estética, entonces la instalación integrada es una mejor opción.
Además del marco, la luz indicadora montada en el panel requiere que el diseñador del circuito determine la abertura del panel que puede acomodar la luz indicadora en términos de mecánica. Para acelerar el proceso de instalación, se puede utilizar una instalación de ajuste a presión, pero este método de instalación requiere un corte más preciso. Además, la luz indicadora se puede atornillar al panel mediante roscas para mejorar la seguridad, especialmente en entornos propensos a vibraciones severas. El tamaño de las aberturas de los paneles puede variar. Las luces indicadoras LED RGB de la serie Q de APEM ofrecen aberturas de 10 mm, 14 mm, 16 mm, 19 mm o 22 mm y opciones para bordes al ras o salientes.