Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Как устроены многоцветные светодиоды

ВИДЫ RGB-СВЕТОДИОДОВ

Существующие разновидности RGB-светодиодов на SMD:

  • СА – с общим катодом. Управление осуществляется положительными сигналами, которые подаются на аноды кристаллов.
  • СС – с общим анодом. Управление происходит путем подачи сигналов на катоды чипов.
  • С 6 выводами – с отдельной парой контактов для каждого кристалла. Обладает наибольшей самостоятельностью.

В зависимости от этого подбирается распиновка RGB-светодиодов, т. е. схема расположения выводов:

  • Схема с общим катодом. Катодные выводы кристаллов соединены между собой. Ими управляют посредством 3 отдельных выводов анода.
  • Схема с общим анодом. Анодные выводы кристаллов соединены в один, а управление происходит через отрицательные импульсы на 3 независимых вывода катода.
  • Независимая схема. Внутри корпуса светодиода нет соединений, а присутствует 6 выводов, т. е. на каждый кристалл по 2.

Ввиду отсутствия единого стандарта на распиновку полярность светодиодов приходится определять индивидуально для каждого случая.

RGB-светодиоды выпускаются не только в формате элементов SMD. Существуют другие виды корпусов:

  • Стандартный круглый. Оснащен линзой, применим при малой мощности диодов.
  • Emitter. Используется при большой мощности диодов, в которых каждый чип требует отдельного режима работы.
  • «Пиранья». Главное преимущество – не требуется установка теплоотводов.

3Управление RGB светодиодами с помощью Arduino

Перепишем классический скетч blink. Будем включать и отключать по очереди каждый из трёх цветов

Обратите внимание, что светодиод загорается, когда мы подаём низкий уровень (LOW) на соответствующий вывод Arduino

// задаём номера выводов:
const int pinR = 12; 
const int pinG = 10;
const int pinB = 9;

void setup() {
  // задаём назначение выводов:
  pinMode(pinR, OUTPUT); 
  pinMode(pinG, OUTPUT);
  pinMode(pinB, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(pinR, LOW); //зажигаем канал Red
  delay(100);                
  digitalWrite(pinR, HIGH); //выключаем Red
  delay(200);               
  
  digitalWrite(pinG, LOW); //зажигаем канал Green
  delay(100);                
  digitalWrite(pinG, HIGH); //выключаем Green
  delay(200);               

  digitalWrite(pinB, LOW); //зажигаем канал Blue
  delay(100);                
  digitalWrite(pinB, HIGH); //выключаем Blue
  delay(200);               
}

ОСТАЛЬНЫЕ БИБЛИОТЕКИ

У меня есть ещё очень много всего интересного! Смотрите полный список библиотек вот здесь.

Arduino

RGB светодиод – это три светодиода разных цветов (Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий), заключённые в одном корпусе. Давайте посмотрим, как подключить RGB светодиод к Arduino.

Инструкция по подключению RGB светодиода к Arduino

Нам понадобится:

  • Arduino UNO или иная совместимая плата;
  • RGB светодиод;
  • 3 резистора по 220 Ом (вот отличный набор резисторов самых распространённых номиналов);
  • соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
  • макетная плата (breadboard);
  • персональный компьютер со средой разработки Arduino IDE.

1 Отличие RGB светодиодов с общим анодом и с общим катодом

RGB светодиоды бывают двух типов: с общим анодом («плюсом») и общим катодом («минусом») . На рисунке приведены принципиальные схемы эти двух типов светодиодов. Длинная ножка светодиода – это всегда общий вывод питания. Отдельно расположен вывод красного светодиода (R), зелёный (G) и синий (B) располагаются по другую сторону от общего вывода, как показано на рисунке. В данной статье мы рассмотрим подключение RGB светодиода как с общим анодом, так и с общим катодом.

RGB светодиоды с общим анодом и с общим катодом

Готовые RGB лампочки под цоколь с пультом управления

Отдельно стоит упомянуть про готовые RGB изделия под цоколь E14 или E27.

Такие лапочки бывают в совершенно корпусах и исполнениях. Внутри лампа содержит компактный драйвер для питания от сети 220В, контроллер и трехцветные светодиоды.

Для полноценного освещения комнаты она не подойдет, т.к. несколько ламп синхронизировать в одну систему не получится. Используется как ночник или декор. Потребление 1-3 Вт/ч. Стоимость стартует от 3$ за Китай.

  • https://alexgyver.ru/gyverrgb-lib/
  • https://soltau.ru/index.php/arduino/item/347-kak-podklyuchit-rgb-svetodiod-k-arduino
  • https://svetodiodinfo.ru/texnicheskie-momenty/rgb-led-lenta.html

Подключение светодиодной RGB ленты

Правильный порядок подключения элементов цепи выглядит следующим образом:

Правильный порядок подключения

Запомните. Участки ленты, длиной больше 5 метров, должны подключаться только параллельно.

Что будет, если подключить последовательно?

Во-первых, вы заметно потеряете в яркости на конце участка. Хотя светодиоды и имеют очень малое сопротивление, но потери есть. При такой протяженности на конце напряжение будет порядка 10В. Пониженное напряжение даст пониженную яркость, уже заметную для глаза.

Неправильное подключениеПравильное подключение

Во-вторых, токопроводящие дорожки ленты рассчитаны на максимальную длину 5м. Подключив последовательно еще 5, дорожки будут перегреваться и освещение скорее всего перегорит в самом начале участка.

RGB коннектор

Соединять ленту между собой можно с помощью пайки или клеммами. Для одноцветных вариантов продаются двухвыводные клеммы (коннекторы), для RGB – четырёх или пяти. Уточняйте этот момент при покупке.

Подробнее как соединять rgb ленту между собой.

Блок питания подключается в сеть 220В (клеммы AC, полярность не важна), преобразует переменное напряжение в постоянное 12В (клеммы V+, V-)

При подключении следующих элементов цепи важно соблюдать полярность

Клеммы подключения на БП

RGB контроллер подключается после блока питания (с соблюдением полярности), а в него подключается ргб лента. Каждый вывод на корпусе предназначен для конкретного вывода светодиодов. Если перепутаете местами, ничего страшного не произойдет, просто цвета будут перепутаны.

Клеммы подключения контроллера к светодиодам

В результате готовая схема в сборе должна иметь вид:

Схема в сборе

Усилитель внешне похож на контроллер, отдельно подключается к БП, только имеет не одну плашку с клеммами, а две. Маркируется чаще всего как Led Amplifier, устанавливается в разрыв ленты. Подключается по схеме:

Порядок подключения RGB усилителя в цепьНазначение клемм led amplifier

Разберем теперь схемы подключения лент разной длины с усилителем и без, с одним или несколькими блоками питания.

Схема подключения RGB светодиодной ленты без усилителя

Это простейшая схема включения rgb светодиодной ленты длиной до 5 метров через контроллер с пультом.

Электрическая схема подключения RGB освещения

Для подключения светодиодной RGB ленты длиной 10 или 15 метров, убедитесь, что хватает мощности контроллера и БП (с запасом), и подключайте по следующей схеме:

Схема подключения 10 или 15 

Схема подключения ленты с RGB усилителем

Усилитель используем, если не хватает мощности контроллера. Если мощность блока питания позволяет подключить контроллер и усилитель, используем следующую схему:

Когда суммарная мощность контроллера и усилителя выше мощности БП или блок такой мощности использовать нерационально (большой, сильно греется или шумит), тогда подключаем led amplifier к отдельному питанию по схеме:

Схема подключения усилителя с 2 блоками питания

По такой схеме наращивать суммарную длину ленты можно сколько угодно. Вся она будет управляться с одного пульта.

Помимо последовательного подключения, как в примерах выше, усилители можно подключать параллельно.

Схема параллельного подключения нескольких RGB усилителей с одним блоком питания.

Схема: один БП несколько усилителей

Схема с несколькими параллельными усилителями с отдельным питанием.

Схема: несколько параллельных усилителей с отдельными БП

Если клемм нет – используйте паяльник и монтажный провод, НО не перегревайте контактные площадки. Подробнее как соединять ленту.

Правильная схема подключения 20 метров RGB ленты показана на видео.

Что нужно для подключения RGB ленты

Разберемся как правильно подключить светодиодную RGB ленту. Для полноценной схемы освещения нам понадобится:

  • Светодиодная лента;
  • блок питания;
  • RGB-контроллер с пультом управления;
  • RGB-усилитель (опционально).

Блок питания

Питание для светодиодной ленты нужно подбирать с учетом предполагаемой нагрузки и его будущего места расположения. Рассмотрим на примере SMD5050 60 led. Потребляемая мощность – 14,4 Вт/м.

При длине в 5 метров, необходимая мощность БП будет:

5м * 14,4Вт * 1,25 (коэффициент запаса) = 90Вт

Разновидности блоков питания для led

Если длина 15 метров, то БП соответственно нужен в 3 раза мощнее – 270W. Если длина ленты 20, 25 и больше метров – целесообразно устанавливать несколько БП меньшей мощности.

Степень защиты зависит от расположения БП. Если располагается в сухом, закрытом помещении достаточно IP20. Если в ванной или других агрессивных условиях, то не ниже IP67.

Подробнее про расчет блока питания для светодиодной ленты.

RGB контроллер

Управление светом осуществляется через специальный контроллер. Он подключается между блоком питания и светодиодами, снабжается проводным или беспроводным пультом.

RGB контроллер

Контроллер, как и блок питания, подбирается в зависимости от суммарной мощности ленты. С тем отличием, что к необходимой мощности БП добавляют 25-30% запаса, а контроллер подбирают впритык по мощности.

Например. Нужно подключить 10 метров SMD5050 60 led. Мощность 1 метра – 14,4 Вт, соответственно нам нужен контроллер на 144 Вт.

По принципу управления различают: проводные – чаще монтируются на стену; беспроводные с управлением через:

  • Инфракрасный порт (ИК) – пульт должен находиться в зоне прямой видимости;
  • радио-канал – позволяет пользоваться в пределах дома;
  • Wi-Fi – позволяют как управлять с пульта, так и с приложения на смартфоне.

Управление освещением со смартфона

После установки и подключения, вы сможете:

  1. Устанавливать цвет вручную. Доступны как чистые цвета, так и смешанные оттенки.
  2. Регулировать яркость – аналогично обычному диммеру (подробнее про диммеры).
  3. Автоматические режимы. К ним относится переключение цветов, быстрое мерцание, плавное изменение, плавные затухания и другие алгоритмы.

А если мощности RGB контроллера не хватает, чтобы подключить все освещение (больше 20 метров)? Можно установить 2 контроллера, но управлять светом одной комнаты придется с двух пультов, что не удобно и дорого. Второй (правильный) вариант — использовать RGB усилитель.

RGB усилитель (led amplifier)

Этот прибор позволяет усиливать и передавать дальше по цепи сигнал от контроллера. Таким образом, задействовав несколько усилителей, можно собрать контур освещения любой длины.

Rgb усилитель (led amplifier)

Усилитель устанавливается в разрыв ленты и имеет отдельное подключение к блоку питания (про подключение ниже). Мощность подбираем исходя из остатка ленты, которой не хватает мощности контроллера.

Наглядный пример. Нужно подключить 20м SMD 3528 (14,4 Вт/м), общей мощностью 288 Вт. В наличии у нас только контроллер с мощностью 216 Вт и блок питания на 300W. Соответственно нужен усилитель:

288 Вт — 216 Вт = 72 Вт

Мощность БП 300 Вт, его достаточно для питания контроллера и усилителя. В случае если мощности БП недостаточно (например 250W), нужен отдельный БП для усилителя.

Светодиодная лента: особенности подключения

Для работы обычной однотонной LED-полосы необходим только индивидуальный блок питания. А вот для RGB-ленты придется приобрести еще и контроллер, который будет распределять подачу импульсов на тот или иной цвет, способствуя созданию различных оттенков. Такие устройства довольно разнообразны и могут отличаться количеством каналов или вариантами управления.

Наиболее популярными являются контроллеры с ПДУ на инфракрасном излучении. Стоимость таких устройств вполне приемлема. А вот оборудование, работающее по каналу Wi-Fi, стоит значительно дороже. Существуют и контроллеры с отдельным блоком управления, который монтируется на место штатного выключателя.

КАК УПРАВЛЯЮТ RGB-СВЕТОДИОДАМИ

Существует несколько способов управления и подключения RGB-светодиодов к источнику питания:

  • Аналоговые методы. В основе – схемы из транзисторов, применяемых для регулировки яркости кристаллов.
  • Без микроконтроллеров. Для подключения используют систему драйверов.
  • Микроконтроллер Arduino с ШИМ-выходами. Наиболее распространенный метод управления. Схема подключения RGB-светодиода к Ардуино гораздо проще, чем при использовании других устройств. Еще здесь можно написать скетч, чтобы перебор цветов осуществлялся автоматически или можно было задавать цвет вручную.

В самом простом случае RGB-светодиоды подключают к Arduino – стандартному микроконтроллеру, с помощью которого и осуществляют управление. Прямая пайка контактов не допускается, поскольку у каждого из них должен быть резистор, ограничивающий ток. Подключение осуществляют следующим способом:

  • Общий вывод припаивают к единой шине Gnd. Для светодиода с общим анодом подключение осуществляют к отрицательному контакту, а с общим катодом – к положительному из противоположного ряда (на рисунке SV).
  • Остальные выводы для подачи управляющих сигналов присоединяют к соответствующим точкам (ШИМ-пинам Ардуино): D12, D10 и D9.

С помощью микроконтроллера осуществляют управление работой RGB-светодиода. Разные оттенки формируются путем смешивания 2-3 цветов в разном соотношении. Оттенки получают посредством управления яркостью разных кристаллов. Если все 3 цветных кристалла горят на полную мощность, получается белый свет. При изменении яркости кристаллов по отдельности получают другие цвета.

Для управления режимом работы светодиодной RGB-ленты применяют контроллеры. Для изменения цветов и переключения сценариев освещения применяется пульт дистанционного управления. Микропроцессор в контроллере подключает и отключает минусовой вывод от соответствующего цвета, что позволяет менять цветность свечения.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ БЕЗ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Существует вариант подключения RGB-светодиодов без Ардуино. Здесь используют специализированные драйверы, такие как CAT4101, способные выдавать ток до 1 А. На рисунке приведена схема подключения подобным способом. Главное здесь – правильно подобрать драйвер для светодиодов.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации