Схемы включения RGB светодиода
22.03.2021
Многоцветные светодиоды, иначе называемые RGB-светодиодами, применяются для индикации, а также создания динамически изменяющейся по цвету подсветки. Фактически, ничего сложного в этих светодиодах нет, однако, в службу технической поддержки компании «ЧИП и ДИП» с завидным постоянством приходят письма с вопросами – как правильно подключить RGB-светодиод, какой источник питания выбрать, обязательно ли нужны специализированные источники питания, или можно обойтись тем, что есть «под рукой»?
Для того, чтобы ответить на все эти вопросы необходимо разобраться с тем, а что же представляет из себя RGB-светодиод, и почему возникают такие вопросы…
Фактически, RGB-светодиод представляет собой сборку из трех светодиодов красного, зеленого и синего цвета, расположенных в одном корпусе. И вот тут возникает первая сложность – кристаллы светодиодов могут быть соединены по схеме с общим катодом, с общим анодом, и с раздельными выводами.
Схему включения кристаллов можно определить визуально – светодиоды с общим катодом, или анодом имеют 4 вывода, светодиоды с раздельными выводами – 6 выводов. Собственно, на этом сложности и заканчиваются. В любом из этих случаев можно рассматривать подключение RGB-светодиода, как подключение трех обычных светодиодов, соединенных параллельно.
На что следует обратить внимание? В первую очередь обязательно необходимо ознакомиться с документацией на RGB-светодиод. Так как используются три различных кристалла, то и параметры их могут различаться. Так, например, для мощного RGB-светодиода TDS-P030L4RGB значение прямого напряжения для кристаллов красного и синего цвета составляет MAX 15VDC, для кристалла зеленого цвета — MAX 17VDC. То есть, если подключить светодиод к источнику питания «напрямую», то одни кристаллы будут светиться ярче, другие – слабее. Поэтому, также как и в случае с обычными светодиодами, нам необходимо включить в схему «гасящее» сопротивления для каждого канала.
Расчет «гасящего» сопротивления здесь приводить не будем. Подробно об этом рассказывается в видеоролике, размещенном на сайте нашей компании. При этом необходимо иметь в виду, что резистор должен рассчитываться на троекратную величину потребления тока. В этом случае, даже в случае перегорания одного из кристаллов оставшиеся не выйдут из строя. Таким образом, для включения RGB-светодиода можно использовать как специализированные блоки питания, так и источники питания, предназначенные для других целей. Необходимо лишь помнить, что источник питания должен иметь «запас» по току в 15-20%.
Но для управления RGB-светодиодом нам необходимо устройство управления светодиодом, или контроллер. Простейших контроллер представляет собой обычный трехклавишный выключатель. Схема такого включения приведена на рисунке. В этом случае мы получим устройство, с помощью которого можно создать семь цветов свечения светодиода.
А вот для динамического плавного изменения цвет свечения нам не обойтись без контроллера управления цветом светодиода.
Возможно использование готовых контроллеров, схемы управления на базе Arduino, с использованием ШИМ-контроллеров. Подробно останавливаться на этом не будем, т.к. полную информацию об этом можно легко найти в Интернете.
Устройство, виды и подключение RGB-светодиодов
Обычные светодиоды занимают лидирующие позиции в современных системах освещения различного назначения. Не менее популярны сегодня и многоцветные RGB-устройства. Окрашенный в различные оттенки свет идеально подходит для декоративного оформления архитектурных элементов, художественной подсветки предметов ландшафта и интерьера. Благодаря возможности подключения RGB-светодиодов к различным приборам управления и объединения в группы больших масштабов с их помощью создают эффектные световые сценарии и не менее впечатляющие движущиеся изображения.
Что такое RGB-светодиод?
Устройство представляет собой полноцветный LED-элемент, способный воспроизводить весь спектр оттенков радуги. В отличие от обычных светодиодов, он имеет три независимых источника света, излучающих свечение трех базовых цветов — красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue).
Характеристика RGB-светодиода
Функционирование устройства основано на оптическом эффекте создания разных оттенков методом управляемого смешивания 2-3 основных цветов. Комбинирование возможно в разном порядке и соотношении. Для создания нужного оттенка применяется изменение яркости каждого отдельного кристалла. Используя базовые характеристики RGB-светодиодов, можно создавать интересные световые эффекты со смешиванием цветов, поочередным включением отдельных проводников и сменой оттенков в нужной последовательности. Когда все 3 полупроводника работают на полную мощность, диод излучает белый свет.
Как устроены многоцветные светодиоды
RGB LED модули имеют характерную конструкцию — три цветных диода, установленные на одной матрице и покрытые единой оптической линзой. В качестве базы используется гибкая лента или жесткая матрица с трехслойной структурой. Каждый кристалл имеет отдельное подключение к источнику питания. Соответственно, RGB-светодиод имеет 4 контакта — общий и по одному на полупроводник.
Принцип работы
Такие устройства создаются и функционируют по технологии COB. Они имеют несколько одинаковых p-n-переходов. При подаче напряжения на один кристалл в результате рекомбинации зарядов происходит свечение определенного цвета. При одновременном включении 2-3 элементов на определенной мощности появляется вторичное свечение люминофора с формированием различных оттенков. Так, при парном включении красного и зеленого кристалла RGB-светодиод даст желтый свет. Одновременная активация синего и зеленого позволит получить бирюзовый оттенок.
Виды
RGB-светодиоды выпускаются в различных вариантах исполнения, что позволяет подобрать оптимальное устройство для различных целей. Прибор может оснащаться прозрачной или матовой линзой. Также они эти устройства имеют различные исполнения корпусов — стандартный круглый, модель повышенной мощности Emitter и модуль формата «Пиранья».
Главная классификация RGB-светодиодов осуществляется по типу соединения кристаллов внутри:
- с общим катодом (CA) — управление осуществляется подачей сигнала положительной полярности на анод;
- с общим анодом (CC) — изменение режимов работы выполняется методом подачи отрицательного импульса на катод;
- с независимыми элементами — каждый кристалл имеет собственную пару контактов (всего 6 выводов), подходит для коммутации различными способами.
RGBW-светодиоды
Создать чистое белое свечение с помощью стандартного трехцветного модуля достаточно сложно. Для этого нужна точная балансировка питания каждого отдельного кристалла. И даже при успешной настройке цвет получается тусклым. Чтобы упростить процесс создания беловой подсветки, были созданы четырехцветные светодиоды — RGBW. Помимо трех элементов базовых цветов они имеют дополнительный белый чип (RGB + White). Его наличие существенно увеличивает качество цветопередачи, расширяет палитру воспроизводимых оттенков и снижает нагрузку на контроллер.
Сферы применения
Многоцветные светодиоды активно используются для создания оригинального светового дизайна объектов и декоративной подсветки различных элементов. Применяя ленты и другие устройства с RGB-модулями, можно создавать интересные световые эффекты для различных целей:
- оформление рекламных конструкций и объектов;
- визуальные спецэффекты в ходе массовых мероприятиях;
- украшение фасадов зданий и входных групп;
- декоративная подсветка фонтанов, мостов и других сооружений;
- дизайнерское оформление жилых интерьеров.
Как управляют RGB-светодиодами
Данный тип устройств отличается сложностью монтажа. Для питания RGB-светодиодов необходимо постоянное напряжение 12В или 24В. Прямое подключение к сети 220В не допускается!
Подключение
Чтобы использовать все возможности многоцветного светодиодного модуля, его присоединяют к контроллеру. Например, универсальному блоку Arduino. Схема подключения RGB-диода зависит от типа соединения его кристаллов:
- Общий вывод модуля с независимыми элементами соединяют с контактом «Gnd», а остальные три подключаются к соответствующим точкам.
- Модули с общим анодом присоединяются к отрицательному контакту «Gnd», который находится в одном ряду с катодами.
- Приборы с общим катодом соединяются с положительным контактом «Gnd», который располагается в противоположном ряду.
При этом во всех случаях каждый контакт RGB-светодиода должен иметь токоограничивающий резистор. Прямая пайка категорически недопустима.
Как изменяется цвет свечения
В обычном режиме RGB-светодиод создает только статичное свечение.
Однако наиболее эффектно многоцветная подсветка выглядит именно в динамичном режиме. Возможность удобного управления цветами и сценариями обеспечивает микроконтроллер Arduino. Он меняет яркость свечения кристаллов методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Прибор обеспечивает автоматическое воспроизведение сценариев, а их настройка и активация осуществляется пользователем вручную с помощь пульта.
Также для управления RGB-светодиодом могут использоваться другие способы — система встроенных драйверов или специальные схемы на основе транзисторов.
Плюсы и минусы светодиодов RGB
Главным недостатком трехцветных светодиодов считается отсутствие возможности создавать качественный белый свет. Это накладывает существенные ограничения для использования RGB в роли основного источника освещения. Однако этот минус нивелируется наличием на рынке четырехцветных модулей RGBW с дополнительным белым чипом.
К достоинствам многоцветных светодиодов можно отнести все преимущества LED-устройств:
- доступная стоимость;
- минимальное энергопотребление;
- продолжительный срок службы;
- экологичность и пожаробезопасность;
- высокое качество излучаемого света.
Срок службы
RGB-светодиод функционирует до выхода из строя хотя бы одного элемента. При этом заявленный производителями срок службы для всех трех чипов примерно одинаков — около 30 000 часов. Это соответствует примерно 3-4 годам. Официальная гарантия многих брендов ограничивается сроком до 15 000 часов. Фактическая продолжительность службы при этом может существенно отличаться от указанных цифр в зависимости от условий эксплуатации.
Использование | Светодиодные ленты RGB
Сохранить Подписаться
Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.
После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.
Поскольку эти светодиодные ленты очень просты, мы можем легко использовать их с любым микроконтроллером. Мы предлагаем использовать методы затемнения PWM для управления полосой. Поскольку для каждого вывода «светодиода» может потребоваться ампер или больше, силовые транзисторы требуется ! Не пытайтесь подключать контакты напрямую к вашему повседневному микроконтроллеру, они сгорят и/или не будут работать.
Вы можете использовать любой силовой NPN или N-Channel MOSFET, убедитесь, что транзистор рассчитан на то, чтобы пропускать столько тока, сколько вам нужно. Например, поскольку мы потребляем около 0,2 ампера на канал на метр, если у вас есть 5-метровая полоса, вам нужно будет пропустить до 1 ампера на транзистор. Берите массивные пакеты «ТО-220», а не хиленькие маленькие парни. Убедитесь, что они выглядят так:
Для базового недорогого использования мы предлагаем использовать N-канальные МОП-транзисторы, такие как IRLB8721 — они очень популярны и недороги и работают с логикой 3,3 В или 5 В. Если вы не можете получить их, TIP120 также хороши, но потери напряжения в транзисторе больше, чем в MOSFET, поэтому мы рекомендуем их в первую очередь (меньше тепловых потерь, больше света!)
На этой диаграмме показано соединение с N -канальные МОП-транзисторы, в которых затвор — контакт 1, сток — контакт 2, а исток — контакт 3
IRLB8721 могут выдерживать до 16 ампер непрерывного тока — это как минимум 750 светодиодов, а если они не все ярко-белые, то 1500 светодиодов.
Для более длинных полос, требующих более 1 ампера, подключите питание непосредственно к полосе, а затем проложите провода питания и заземления обратно к Arduino.
На этой схеме показано подключение мощных NPN-транзисторов, таких как TIP120, где база — это контакт 1, коллектор — контакт 2, а эмиттер — контакт 3. Это очень похоже, за исключением того, что на этот раз у нас есть резисторы 100–220 Ом между выходным контактом ШИМ и база.
Для более длинных полос, требующих более 1 А, подключите питание непосредственно к полосе, а затем подключите провода питания и заземления обратно к Arduino.
Подключите блок питания 9-12 В к Arduino, чтобы Vin подавал высокое напряжение на светодиодную ленту. Если вы хотите, вы также можете просто использовать отдельный провод, который подключается к источнику питания, обеспечивающему около +12 В.
TIP120 могут обрабатывать до 5 ампер постоянного тока — это минимум 250 светодиодов, а если не все на ярко-белом, то 500 светодиодов.
Электропроводка Код Arduino
Это руководство было впервые опубликовано 26 ноября 2012 г. обновлено 26 ноября 2012 г.
Эта страница (Использование) последний раз обновлялась 05 ноября 2022 г.
Текстовый редактор на базе tinymce.
Как установить светодиодную ленту RGB, меняющую цвет
Требуемый уровень квалификации: начальный/средний
Примечание. ВСЕГДА консультируйтесь с электриком перед выполнением каких-либо электромонтажных работ. Это руководство, и его нельзя использовать вместо услуг лицензированного электрика.
Установка светодиодных лент RGB, меняющих цвет, является относительно простой задачей. Ниже перечислены элементы, которые вам потребуются:
1.
Светодиодная лента RGB с изменением цвета нужной длины
2. Пульт дистанционного управления со светодиодной подсветкой RGB
3. Беспаечные разъемы для светодиодной RGB-подсветки
4. Блок питания для светодиодных лент
5. Опционально: коаксиальный разъем постоянного тока без пайки
Щелкните правой кнопкой мыши, чтобы загрузить — Инструкции по установке разъема RGB без пайки
Выбор правильного блока питания для светодиодов RGB:
9 полоса света использует 12 вольт и 2,2 Вт на фут. Таким образом, если вы хотите установить 13 футов светодиодных полос RGB, меняющих цвет, вам понадобится блок питания мощностью 28,6 Вт. Помните, что ватты, разделенные на вольты, равны амперам. Таким образом, простое вычисление подскажет вам, какой блок питания вам нужен.Итак: 28,6 Вт / 12 В = 2,38 А
Как правило, вам необходимо использовать источник питания с максимальной нагрузкой на 20 % больше, чем необходимая нагрузка, чтобы устройство не перегревалось и функционировало эффективно.
Для приведенного выше примера вам понадобится блок питания на 4 ампера.
Дополнительную информацию можно найти в разделе «Выбор блока питания для светодиодов».
Установки RGB для дальней связи с усилителями
Установка светодиодной полосы RGB, меняющей цвет, на блок управления
К пульту RGB вам нужно будет подключить непаянный разъем LED RGB или дополнительный провод RGB. Убедитесь, что вы сняли пластик с провода, чтобы обнажить достаточное количество оголенного провода для надежного соединения. Используйте винтовые клеммы, чтобы затянуть провод. Убедитесь, что метки (+), R, G и B на полосе совпадают с метками на блоке управления RGB.
После подключения RGB-подсветки пришло время установить блок управления на блок питания. Есть две клеммы для подключения (+) и (-) входов постоянного тока от вашего блока питания. Убедитесь, что питание выключено, когда вы устанавливаете драйвер.