Как управлять rgb светодиодом

Как управлять rgb светодиодом

  • Уроки
  • Робототехника
  • RGB светодиоды и ленты

Немного теории

Я думаю все знают, что свет – это поток фотонов, но в то же время он является электромагнитной волной, излучением. Человеческий глаз воспринимает очень узкий диапазон этого излучения: приблизительно от 390 до 790 ТГц (террагерц), так называемое видимое излучение или видимый свет. “Ориентироваться” в этом диапазоне электромагнитного излучения принято в обратной величине – длине волны, измеряемой в данном случае в нанометрах (нм): человеческий глаз видит излучение в диапазоне от

400 нм (фиолетовый) до

800 нм (красный). Между синим и красным есть ещё один важный цвет – зелёный:

Красный (Red, R), зелёный (Green, G) и синий (Blue, B) являются основными цветами: смешивая эти три цвета в разных пропорциях можно получить плюс-минус все остальные цвета.

Этот наглядный “двухмерный” случай с кругами вы тоже скорее всего видели. Если раскручивать тему дальше, то можно задаться интенсивностью каждого цвета и получить итоговый цвет как функцию от трёх переменных, или же трёхмерное цветовое пространство RGB. Если интенсивности всех трёх цветов равны нулю – получится чёрный цвет, если все три максимальны – белый, а всё что между – оттенки:

На картинке выше интенсивность каждого цвета представлена диапазоном 0-255. Знакомое число, не правда ли? Всё верно, в большинстве применений диапазон каждого цвета кодируется одним байтом, потому что это удобно с точки зрения программирования и достаточно с точки зрения глаза: три цвета – три байта – 256*256*256 == 16.8 миллионов оттенков. Да, именно эта цифра часто фигурирует в рекламах смартфонов и телевизоров, и именно столько оттенков мы можем абсолютно не напрягаясь получить при использовании Arduino и RGB светодиодов, о чём и поговорим в этом уроке.

RGB светодиоды

RGB светодиод представляет собой по сути три светодиода в одном корпусе. Чтобы не плодить лишние выводы, все аноды или катоды светодиодов объединяются и получается 4 контакта: R, G, B и общий. Общим может быть как минус-катод (Common Cathode), так и плюс-анод (Common Anode):

Также на этой картинке показана распиновка типичного RGB светодиода: самая длинная нога – общий вывод, крайняя рядом с ней – красный, с другой стороны зелёный дальняя крайняя – синий.

К Arduino такой светодиод подключается точно так же, как если бы мы подключали три отдельных светодиода (читай предыдущий урок про светодиоды): на каждый цвет нужен токоограничивающий резистор, а общую ногу нужно подключать в зависимости от того, анод она или катод.

Можно управлять каждым цветом точно так же, как если бы это были отдельные светодиоды. Также не забываем про подключение: если у светодиода общий катод, то высокий сигнал ( digitalWrite(pin, HIGH); ) с управляющих пинов будет включать выбранный цвет, а если общий анод – то выключать. Соответственно плавное управление яркостью при помощи ШИМ работает по той же логике: у общего катода analogWrite(pin, 200); включит цвет почти на полную яркость, а у общего анода – почти полностью погасит.

RGB светодиоды можно дёшево найти на Aliexpress, а именно:

В качестве магазина рекомендую CHANZON, самые хорошие светодиоды и чипы/матрицы.

RGB светодиодные ленты устроены аналогично одноцветным лентам и RGB светодиодам: в 12 Вольтовой ленте светодиоды каждого цвета соединяются по три штуки с токоограничивающим резистором и образуют сегмент ленты, далее эти сегменты подключаются параллельно.

Также лента имеет общий вывод со всех цветов, в большинстве случаев это общий анод. Почему? Помните, в уроке про управление нагрузкой я говорил, что чаще всего используют N-канальные полевые транзисторы, потому что они дешевле, удобнее в применении и имеют более удачные характеристики? Вот именно поэтому! Драйверы для RGB лент также делают на основе N-канальников, поэтому найти в продаже ленту с общим катодом даже вряд-ли получится.

В качестве магазина на aliexpress рекомендую BTF Lighting , самые качественные ленты.

Итак, как нам подключить RGB светодиодную ленту к Arduino? Точно так же, как обычную! Но тут я добавлю ещё несколько интересных вариантов.

Нам понадобятся три полевых транзистора и резисторы им в обвязку (почему и зачем – читай в уроке про управление нагрузкой). Подключается всё вот по такой схеме:

Если нужно плавное управление яркостью цветов – подключаем к ШИМ пинам, если просто вкл/выкл – можно к обычным. Свой драйвер на плате можно развести примерно вот так (корпуса D-pak):

LED Amplifier

У китайцев есть готовые драйверы для “усиления” сигнала на RGB ленту, по сути те же три транзистора что выше, но всё красивое и готовое. Подключается следующим образом:

Драйвер Н-моста

Ну и экзотический вариант: использовать полномостовой драйвер для моторов. Почему нет? Количество выходов у таких драйверов всегда кратно двум (для подключения одного мотора), так что это отличный вариант для управления также RGBW лентой. Драйверы можно найти на aliexpress по названию.

Программирование

Программирование эффектов для управления RGB цветом заключается в изменении интенсивностей трёх цветов, то есть трёх численных значений. У меня есть мощная библиотека для RGB светодиодов и лент, в ней реализовано очень много различных удобных инструментов для работы с цветом. Например плавная смена цвета по спектру будет выглядеть вот так:

В рамках этого урока мы рассмотрим некоторые алгоритмы, потому что это интересно и может пригодиться где-то ещё.

Хранение цвета

Что касается хранения цветовой информации, то это могут быть как три отдельных байта byte r, g, b; , так и более крупный тип данных, например так: long color; . Во втором случае цвет принято записывать в HEX представлении: красный, зелёный и синий байты идут друг за другом 0xRRGGBB . Напомню, что один байт в 16-ричном представлении может иметь значение от 0x00 (0) до 0xFF (255). Таким образом например цвет 0xBBA000 – жёлтый средней яркости ( 0xBB красный, 0xA0 зелёный, 0x0 синий). Такое представление чаще всего встречается в веб-разработке, при работе с микроконтроллером удобнее хранить цвет в байтах. Вот так можно конвертировать цвет из HEX в байты и наоборот:

Может пригодиться при связке Arduino и веба.

Включение цветов

Как я уже писал выше, включение того или иного цвета производится точно так же, как в уроке про обычные светодиоды. Для плавного управления яркостью используется ШИМ сигнал.

Для плавного управления цветом можно использовать потенциометры:

Цветовое колесо

Первый очевидный эффект – плавное перетекание одного цвета в другой. Это можно сделать линейно, вот таким образом:

Реализовать это можно просто через условия. Продолжим предыдущий пример:

Пространство HSV

Следующий вариант более интересен тем, что помимо цвета позволяет настроить его яркость и насыщенность. Такая цветовая модель называется HSV – (Hue, Saturation, Value), или (Цвет, Насыщенность, Яркость), в этом цветовом пространстве гораздо удобнее выбирать нужный цвет. Представить его можно цилиндром:

Светодиод и лента работают в пространстве RGB, HSV цвет нужно конвертировать в RGB для включения соответствующих каналов цвета. В подробности работы алгоритма вдаваться не будем, тем более что существует много разных вариантов его реализации, можно найти их в интернете по запросу HSV to RGB C++. Вот один из них, который использую я:

На этом этапе я могу вам сказать, что после прочтения всех предыдущих уроков вы можете самостоятельно открыть и изучить исходник GyverRGB.cpp и при желании взять оттуда нужный алгоритм или эффект!

Подключение большого количества RGB

У меня на сайте есть статья, где рассказано об алгоритме динамической индикации RGB светодиодов. Она позволяет подключить несколько RGB светодиодов или лент с возможностью изменения цвета.

Источник:
http://alexgyver.ru/lessons/arduino-rgb/

Как работает RGB-подсветка в компьютерных комплектующих и периферии

Разноцветная подсветка проникла во все виды компьютерных комплектующих: от клавиатур и мышек до блоков питания и SSD. Но что это и как она работает? Давайте разбираться.

Начнем немного издалека. Человеческий глаз имеет три вида рецепторов: по одному для красного, синего и зеленого цвета (части спектра, если точнее). Основываясь на этих знаниях (почти), была разработана RGB-модель представления/описания цвета, по заглавным буквам трех основных цветов: Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий.

Читайте также  Реставрация обуви своими руками: интересные идеи - Сам себе мастер - медиаплатформа МирТесен

Смешивая эти цвета друг с другом в различных пропорциях, можно получить большое количество разнообразных цветов и оттенков.

Чем создается RGB-подсветка?

Но вернемся к нашей «радуге». Все видели индикаторы на различной технике — выключения/выключения на телевизоре, портов, режимов работы на модемах и роутерах и т. д. Свечение обеспечивают одноцветные светодиоды. Но в какой-то момент этого оказалось мало. Нужна была возможность одним элементом воспроизводить больше цветов, чем один фиксированный оттенок. Решение было найдено — RGB-светодиоды.

Что же такое RGB-светодиоды и какие они бывают?

Что представляет собой одноцветный светодиод (СД, LED)? Это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.

Углубляться в физику процессов мы не будем, достаточно знания того, что мы подаем ток — получаем свет.

Для создания разноцветных светодиодов была взята за основу RGB-цветовая модель. Конструкция такого светодиода проста — внутри него, на подложке, находятся три независимых кристалла, каждый из которых отвечает за свой цвет. Они накрыты общей линзой.

Подавая ток на каждый светодиод, мы заставляем его испускать свет определенного цвета, а «смешивая» цвета, можно добиться различного цвета свечения. Так, например, на максимальной интенсивности всех трех мы получим белый цвет.

RGB-светодиоды выпускаются в разных типах корпусов:

  • DIP LED. Светодиоды такой формы, используемые в качестве различных индикаторов, видели практически все.

  • SMD LED. Наиболее часто встречающийся тип. Широко применяется при изготовлении светодиодных лент. Имеет различные размеры: от чуть более 2 мм до 5 мм. Могут излучать свет как перпендикулярно плоскости монтажа, так и вдоль нее (с боковым свечением).

  • Типа «Пиранья». Отличительной особенностью таких светодиодов являются четыре жестких вывода, обеспечивающих механическую жесткость и улучшенный отвод тепла, использование различных линз, обеспечивающих угол освещения до 140°, и, конечно же, увеличенный световой поток. За последнее свойство их также называют сверхъяркими.

Источники питания и контроллеры управления

Для того, чтобы светодиод заработал, нам нужно как минимум подать на него питание, а как максимум — как-то управлять и задавать его цвет.

К питанию светодиодов предъявляются определенные требования. Так, для нормальной работы им требуется источник постоянного стабилизированного тока, обычно напряжением 3-5 Вольт.

Подача повышенного напряжения (т.н. форсирование) приведет не только к увеличению яркости, но и к быстрой деградации, уменьшению светового потока и/или выходу из строя.

Поэтому в качестве источников питания применяются «драйверы» (стабилизируют ток) и блоки питания (стабилизируют напряжение, реже — и то, и другое). Первые применяются для питания отдельных светодиодов и светодиодных матриц, а вторые — для светодиодных лент, где уже установлена микросхема драйвера или балансный резистор.

Источники питания для светодиодов со стабилизацией по току обеспечивают постоянный выходной ток в некотором диапазоне выходного напряжения. Источники со стабилизацией по напряжению формируют постоянное выходное напряжение при токе нагрузки, не превышающем максимально допустимого значения. Некоторые источники питания имеют комбинированный режим стабилизации, при этом до достижения номинального значения тока осуществляется стабилизация по напряжению, а при дальнейшем увеличении нагрузки поддерживается стабильный выходной ток.

Итак, поскольку мы имеем фактически три элемента в одном, ими надо управлять. Есть несколько разновидностей распиновки таких светодиодов.

  • С общим катодом — катоды всех трех СД соединены, управление осуществляется положительными сигналами, которые подаются на аноды;
  • С общим анодом — в противопоставление предыдущему варианту вместе соединяются аноды, а управление происходит через катоды;
  • С 6 выводами — с отдельной парой контактов для каждого кристалла.

В первых двух случаях корпус диода имеет 4 вывода, а в последнем — шесть.

Управлять каждым из трех (красный, синий, зеленый) элементов светодиода можно несколькими путями, но наиболее часто в данный момент применяется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Для этого используются специальные контроллеры, которые могут не только включать и отключать каждый из трех цветов, но и регулировать их яркость, получая нужный цвет путем смешения основных цветов. Также такие контроллеры могут иметь функцию управления с пульта или телефона.

Если не требуется раздельное управление большим количеством светодиодов, это достаточно хорошее решение. Но, допустим, у вас есть 10 светодиодов и вы хотите сделать эффект змейки или волны. Делать 10 независимых каналов затратно, а при последовательном соединении диодов мы сможем управлять сразу всеми чипами одного цвета.

Исправить такое положение дел призваны модели со встроенным микрочипом — драйвером управления RGB-светодиодом. Также их называют адресными (ARGB).

Такие светодиоды имеют 4 и более вывода, позволяют подключать большое количество LED и управлять отдельно каждым светодиодом. Соединяются светодиоды последовательно, питаются от стабилизатора напряжения, а управляются микроконтроллером.

Контроллер по последовательному интерфейсу передает на светодиоды информацию о заданном цвете в виде цифрового кода (последовательности бит). Первый светодиод считывает первые n-бит информации, а остальное передает дальше к следующему. Второй СД делает то же самое, и таким способом вся цепочка получает данные о заданном цвете.

Какое количество цветов могут воспроизвести RGB-светодиоды?

Доступно 16,7 млн цветов. Знакомая фраза? Если вас всегда интересовало, почему именно такое число, то все и просто, и сложно одновременно.

На практике для хранения информации о цвете каждой точки в модели RGB обычно отводится по 8 бит на один цвет или 24 бита на все три. Таким образом, каждый из трех цветов может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 2 в 8 степени = 256 значений). Где 0 — отсутствие свечения, а 255 — максимальная яркость.

В результате можно получить 256 х 256 х 256 = 16 777 216 цветов, смешивая цвета в различных пропорциях и изменяя яркость каждой составляющей. Это можно представить в виде куба, где любая точка внутри него будет иметь определенный цвет и координаты.

С другой стороны, это лишь только теория. Восприятие цвета человеком — достаточно сложная вещь. Здесь много как индивидуальных, так и общих особенностей, сформированных в процессе эволюции. Так, например, глаз по-разному реагирует на разные длины волн (собственно цвета). Кроме того, существует такая особенность, как метамери́я, благодаря которой, в общем-то, мы можем воспринимать солнечный свет и свет от RGB-светодиодов как белый оттенок.

Также количество цветов может отличаться из-за несовершенства драйвера, где для кодирования каждого цвета может применяться не восемь, а пять бит. Следовательно, и количество доступных цветов будет меньше.

Применение RGB-подсветки в компьютерной технике

Основное применение в подсветке вообще и в компьютерной сфере в частности нашли именно SMD RGB LED. Подсветка настолько широко проникла в компьютерные девайсы, что уже прочно с ними ассоциируется и становится трудно сказать, где производители ее еще не применили.

  • Вентиляторы и всё, куда они устанавливаются: системы охлаждения, корпуса, блоки питания.
  • Материнские платы

  • Различная периферия: наушники, клавиатуры, мыши и коврики для них
  • Некоторые производители вышли за рамки компьютерных девайсов и оснащают RGB-подсветкой на основе светодиодных лент даже мебель. Например, компьютерные столы и кресла

Как видите, мир компьютерных комплектующих и периферии, дополненных RGB-подсветкой, очень велик. Посмотреть обзоры таких товаров можно на страницах Клуба ДНС.

Источник:
http://club.dns-shop.ru/blog/t-57-tehnologii/34468-kak-rabotaet-rgb-podsvetka-v-komputernyih-komplektuuschih-i-perife/

Как подключать RGB светодиоды, схемы управления

Рассмотрим принципы построения соединений управления RGB светодиодов, кратко рассмотрим устройство этих диодов

Мы не раз рассматривали разнообразные светодиоды, строение, использование и т.д. и т.п. Сегодня я хотел бы остановиться на одной из разновидностей светодиодов ( если так можно говорить ) — RGB светодиодах.

Что такое RGB светодиод и устройство

В отличии от устройства обычных светодиодов, где имеется анод и катод, в RGB чипах для каждого из цветов имеется свой пин — катод, четвертая нога — анод. Анод самый длинный, определить где какой пин для цвета — необходимо смотреть datasheet Вашего диода.

Аббревиатура RGB — основана на первых трех буквах от английских слов (Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий). Благодаря смешению этих цветов можно получать различные цветовые решения. Данный принцип основан на восприятии цвета человеческим глазом.

Читайте также  Салат Любимый муж с помидорами и копченой курицей рецепт с фото

Цвета, на которые способен RGB светодиод

При смешении основных цветов RGB — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С cyan). Если мы соединим все три цвета сразу, то получим белый.

Получение белого цвета

Если у обычного светодиода, как правило, установлены кристаллы белого цвета, то RGB светодиод имеет три кристалла с красным, синим и зеленым цветом. Под микроскопом это выглядит следующим образом:

Фото RGB под микроскопом

Для получения разнообразных цветов, а не только основных: зеленого, синего, красного, необходимо управление диодами, отличное от белых. В следующих главах мы рассмотрим некоторые основы управления RGB светодиодами.

Управление, подключение RGB светодиодов

Для управления RGB светодиодами необходимо установить нужное значение параметров. На выходы подаются прямоугольные импульсы определенной величины, влияющие на величину среднего тока и средней яркости.

Если импульсы будут маленькие, то светодиоды начнут мигать. Для постоянного свечения требуется частота 60-70 Гц ( старые модели ), в новых типах не менее 100 Гц.

Простейшая реализация управления RGB светодиодов требует ШИМ. Главное — правильная реализация программной части. На первый взгляд это сложно. Но только на первый взгляд. В действительности — это не тяжелее, чем подключать обычные диоды.

Простая схема соединения RGB светодиода на контроллер Altmega8

Материал позаимствован с сайта :

Соединение RGB диодов с ШИМ Altmega8

Аноды RGB светодиода подключаем к линиям 1,2,3 порта В, катоды соединяем с минусом. Чтобы получить разнообразные палитры цвета на аноды будем подавать ШИМ сигнал в определенной последовательности. В этом примере мы специально используем программный ШИМ, хотя на Atmega8 можно без проблем получить аппаратный ШИМ на 3 канала. Программный ШИМ можно использовать в случаях нехватки таймеров/счетчиков и по другим причинам. Для генерации ШИМ определенной частоты используем прерывание по переполнению 8-ми битного таймера Т0(TIMER0_OVF_vect). Так как предделитель не используем частота переполнения таймера будет равна 31250Гц. А если переменная «pwm_counter» считает до 163, то частота ШИМ будет равна 190 Hz. В обработчике прерываний исходя из значений в переменных pwm_r, pwm_g, pwm_b переключаются ножки порта В. Цветовые эффекты настраиваются с помощью функций, где задается время свечения светодиода. В тестовой программе сначала загораются красный, зеленый, синий, белый цвета, а потом начинается цикл с переходами цвета.

Источник:
http://leds-test.ru/kak-podklyuchat-rgb-svetodiody-shemy-upravleniya/

Подключение RGB светодиода к Ардуино

RGB светодиод Ардуино ► в примерах будем использовать цифровые и аналоговые выходы с широтно импульсной модуляцией на Arduino для включения RGB Arduino.

На этом занятии мы будем использовать цифровые и аналоговые выходы с «широтно импульсной модуляцией» на плате Arduino для включения RGB светодиода с различными оттенками. Использование RGB LED ленты позволяет создать освещение интерьера с любым оттенком цвета. Расскажем про устройство и распиновку полноцветного (RGB) светодиода и рассмотрим директиву #define в языке C++.

Устройство и назначение RGB светодиода


Для отображения всей палитры оттенков вполне достаточно три цвета, используя RGB синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). RGB палитра используется не только в графических редакторах, но и в сайтостроении. Смешивая цвета в разной пропорции можно получить практически любой цвет. Преимущества RGB светодиодов в простоте конструкции, небольших габаритах и высоком КПД светоотдачи.

RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор. Кроме того, модуль RGB LED Arduino может сразу монтироваться на плате и иметь встроенные резисторы — этот вариант более удобный для занятий в кружке робототехники.

Фото. Распиновка RGB светодиода и модуль с RGB светодиодом для Ардуино

Распиновка RGB светодиода указана на фото выше. Заметим также, что для многих полноцветных (трехцветных) светодиодов необходимы светорассеиватели, иначе будут видны составляющие цвета. Далее подключим трехцветный светодиод к Ардуино и заставим его сначала мигать разными цветами, а затем плавно переливаться разными цветами с помощью «широтно импульсной модуляции».

Управление RGB светодиодом на Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • макетная плата;
  • RGB светодиод;
  • 3 резистора 220 Ом;
  • провода «папа-мама».

Фото. Схема подключения RGB LED к Ардуино на макетной плате

Модуль «RGB светодиод» можно подключить напрямую к плате, без проводов и макетной платы. Подключите модуль с полноцветным RGB светодиодом к следующим пинам: Минус — GND, B — Pin13, G — Pin12, R — Pin11 (смотри первое фото). Если вы используете RGB LED (Light Emitting Diode), то подключите его по схеме на фото. После подключения модуля и сборки схемы на Ардуино загрузите скетч в плату.

Скетч для мигания RGB светодиодом на Ардуино

Пояснения к коду:

  1. с помощью директивы #define мы заменили номер пинов 11, 12 и 13 на соответствующие имена RED , GRN и BLU . Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;
  2. в процедуре void loop() мы поочередно включаем все три цвета на RGB.

Плавное управление RGB светодиодом

Управление rgb светодиодом на Arduino можно сделать плавным, используя аналоговые выходы с «ШИМ». Для этого ножки светодиода необходимо подключить к аналоговым выходам, например, к пинам 11, 10 и 9. И подавать на аналоговые выходы микроконтроллера различные значения ШИМ (PWM), для этого воспользуемся циклом for, с помощью которого можно повторять нужные команды в программе.

Скетч для плавного мигания RGB светодиода

Пояснения к коду:

  1. с помощью директивы #define мы заменили номера пинов 9, 10 и 11 на соответствующие имена RED , GRN и BLU . Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;
  2. пины 9, 10 и 11 мы использовали, как аналоговые выходы analogWrite .

Заключение. Аналоговые выходы на Ардуино используют «широтно импульсную модуляцию» для получения различной силы тока. Мы можем подавать на все три цветовых входа на светодиоде различное значение ШИМ-сигнала в диапазоне от 0 до 255, что позволит нам получить на RGB LED Arduino практически любой оттенок света. Если у вас остались вопросы — оставляйте их в комментариях к этой записи.

Источник:
http://xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai/rgb-%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B4-%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

RGB-светодиоды: адресуемая светодиодная лента

В данной статье мы расскажем о цветных светодиодах, отличии простого RGB-светодиода от адресуемого.

Также мы дополним материал информацией о сферах применения, о том, как они работают, каким образом осуществляется управление со схематическими картинками подключения светодиодов.

1. Вводная информация о светодиодах

Светодиоды – электронный компонент, способный излучать свет. Сегодня они массово применяются в различной электронной технике: в фонариках, компьютерах, бытовой технике, машинах, телефонах и т.д. Многие проекты с микроконтроллерами так или иначе используют светодиоды.

Основных назначений у них два:

  • демонстрация работы оборудования или оповещение о каком-либо событии;
  • применение в декоративных целях (подсветка и визуализация).

Внутри светодиод состоит из красного (red), зеленого (green) и синего (blue) кристаллов, собранных в одном корпусе. Отсюда такое название – RGB.

2. С помощью микроконтроллеров

С помощью него можно получить множество различных оттенков света. Управление RGB-светодиодом осуществляется с помощью микроконтроллера (MK), например, Arduino.

Конечно, можно обойтись простым блоком питания на 5 вольт, резисторами в 100-200 Ом для ограничения тока и тремя переключателями, но тогда управлять свечением и цветом придется вручную. В таком случае добиться желаемого оттенка света не получится.

Скетч Arduino для управления трехцветным светодиодом написать несложно, можно найти множество примеров в интернете с полным описанием подключения. Мы уже делали такую программу для Wemos — посмотрите здесь, и для Arduino — здесь.

Проблема появляется тогда, когда нужно подсоединить к микроконтроллеру сотню цветных светодиодов. Количество выводов у контроллера ограничено, а каждому светодиоду нужно питание по четырем выводам, три из которых отвечают за цветность, а четвертый контакт является общим: в зависимости от типа светодиода он может быть анодом или катодом.

Читайте также  Как избавиться от хрена на огороде быстро и навсегда: лучшие способы борьбы с растением на участке, почему его так сложно уничтожить

3. Контроллер для управление RGB

Для разгрузки выводов МК применяются специальные контроллеры WS2801 (5 вольт) или WS2812B (12 вольт).

С применением отдельного контроллера нет необходимости занимать несколько выходов MK, можно ограничиться лишь одним сигнальным выводом. МК подает сигнал на вход «Data» управляющего контроллера светодиода WS2801.

В таком сигнале содержится 24-битная информация о яркости цвета (3 канала по 8 бит на каждый цвет), а также информация для внутреннего сдвигового регистра. Именно сдвиговый регистр позволяет определять, к какому светодиоду информация адресовывается. Таким образом можно соединять несколько светодиодов последовательно, при этом использовать все так же один вывод микроконтроллера.

4. Адресуемый светодиод

Это RGB-светодиод, только с интегрированным контроллером WS2801 непосредственно на кристалле. Корпус светодиода выполнен в виде SMD компонента для поверхностного монтажа. Такой подход позволяет расположить светодиоды максимально близко друг другу, делая свечение более детализированным.

В интернет-магазинах можно встретить адресные светодиодные ленты, когда в одном метре умещается до 144 штук.

Стоит учесть, что один светодиод потребляет при полной яркости всего 60-70 мА, при подключении ленты, например, на 90 светодиодов, потребуется мощный блок питания с током не менее 5 ампер. Ни в коем случае не питайте светодиодную ленту через контроллер, иначе он перегреется и сгорит от нагрузки. Используйте внешние источники питания.

5. Недостаток адресуемых светодиодов

Адресуемая светодиодная лента не может работать при слишком низких температурах: при -15 контроллер начинает подглючивать, на более сильном морозе велик риск его выхода из строя.

Второй недостаток в том, что если выйдет из строя один светодиод, следом по цепочке откажутся работать и все остальные: внутренний сдвиговый регистр не сможет передать информацию дальше.

6. Применение адресуемых светодиодных лент

Адресуемые светодиодные ленты можно применять для декоративной подсветки машины, аквариума, фоторамок и картин, в дизайне помещений, в качестве новогодних украшений и т.д.

Получается интересное решение, если светодиодную ленту использовать в качестве фоновой подсветки Ambilight для монитора компьютера.

Если вы будете использовать микроконтроллеры на базе Arduino, вам понадобится библиотека FastLed для упрощения работы со светодиодной лентой (скачать здесь).

Источник:
http://arduinoplus.ru/rgb-svetodiodi/

Устройство, виды и подключение RGB светодиодов

Обычные светодиоды уверенно заняли свою нишу и серьезно потеснили традиционные осветительные приборы. Параллельно с этим, расширяют сферу деятельности многоцветные, или RGB светодиоды. Они способны работать группами и создавать различные виды управляемой подсветки. Например, с микроконтроллером они могут образовать движущиеся изображения. Возможности РГБ диодов велики и еще не раскрыты полностью. Рассмотрим их внимательнее.

Как устроены 3 цветные LED диоды

С точки зрения конструкции, RGB LED — это три цветных светодиода, установленные в один корпус, или, как говорят специалисты, на одной матрице. Обычные виды мощных осветительных приборов содержат три чипа одного цвета. У многоцветных используются красный, зеленый и синий кристаллы (английское Red Green Blue образует аббревиатуру, обозначающую трехцветные светодиоды).

Каждый из них имеет самостоятельное подключение к источнику питания, поэтому вместо обычных двух выводов у них как минимум 4 контакта — по одному на каждый кристалл и один общий. Это позволяет задействовать один из трех чипов, создавать различные сочетания, менять и смешивать цвета в группе. Если режим подключения отдельных кристаллов упорядочить с помощью микроконтроллера, можно получить массу интересных световых эффектов. Подобные технологии известны давно и используются в цветной печати, в устройстве цветных телевизоров и т.п.

Существует несколько разновидностей RGB светодиодов:

  • элементы с общим катодом, которые управляются положительными сигналами, подаваемыми на аноды чипов. Такие элементы маркируются буквами CA;
  • с общим анодом. Команды на изменение режима работы идут на катоды элементов. Маркировка CC;
  • собственной парой контактов для каждого кристалла (6 выводов).

Такое разнообразие вариантов создавалось для облегчения процессов управления группами устройств. Наибольшую самостоятельность демонстрирует третья группа — с 6 выводами. Единый стандарт на распиновку так и не принят, поэтому в каждом случае необходимо определять тип полярности RGB светодиодов.

Каждый чип может получать питание от собственного источника. Однако, такая система требует большого количества проводов или токопроводящих дорожек, поэтому подобные компоненты выпускаются в формате элементов SMD. Помимо этого, РГБ компоненты выпускаются в корпусах:

  • стандартный круглый вид, оснащенный линзой (для приборов малой мощности);
  • корпус «Emitter» для мощных устройств, требующих самостоятельного режима работы для каждого чипа;
  • Элементы типа «Пиранья», не нуждающиеся в установке теплоотводов.

Важно! Управление многоцветными светодиодами представляет собой сложную задачу, поэтому в дополнение к внешним контроллерам, в корпуса некоторых моделей вставляют микросхемы.

Подключение

Самым простым способом присоединения RGB светодиодов к источнику питания считается подключение к микроконтроллеру Arduino. Общий вывод (обычно он самый длинный) припаивается к контакту «Gnd», а остальные присоединяют к соответствующим точкам, отмеченным как D12, D10 и D9. Напрямую паять контакты нельзя, каждый из них (кроме общего) должен иметь токоограничивающий резистор.

При подключении светодиода с общим анодом используется отрицательный контакт «Gnd», расположенный в том же ряду, что и катоды. Если используется подключение с общим катодом, используется плюсовой контакт «Gnd» с противоположного ряда.

Управление

Управление работой RGB светодиодов проще всего осуществлять с помощью микроконтроллера Ардуино. Изменение цветности происходит путем смешивания двух или трех цветов в разных соотношениях. Если все чипа горят на полную яркость, результатом будет белый цвет свечения. Для изменения оттенка и получения нужных цветов необходимо контролировать яркость каждого кристалла. Это делается методом широтно-импульсной модуляции. На управляющие контакты подаются сигналы прямоугольной формы с разной скважинностью. Чем шире пик (или ниже скважинность), тем ярче светится кристалл.

Есть способы управления RGB светодиодами аналоговыми методами. Собирается схема на транзисторах, которые регулируют яркость соответствующих кристаллов. В обоих случаях важно правильно определить полярность светодиодов, иначе ожидаемого эффекта не будет.

Для управления режимом работы многоцветной светодиодной ленты также используются контроллеры. Они состоят из микропроцессора, а регулировку и настройку режима выполняют с помощью пульта управления. Мощность и рабочие параметры зависят от размеров и технических характеристик ленты, типа светодиодов и прочих факторов.

RGBW светодиоды

Получить чистый белый свет на стандартных RGB устройствах достаточно сложно. Проблема заключается в регулировке яркости. Если нужен белый, но довольно тусклый оттенок, приходится очень точно настраивать питание трех кристаллов. Учитывая, что каждый из них имеет собственный номинал напряжения, изменяющийся нелинейно, получать неяркие тона — сложная задача.

Для упрощения процесса и увеличения возможностей светодиодов выпускают четырехцветные, или RGBW устройства (от английского Red, Green. Blue и White). Дополнительный белый чип снимает нагрузку с контроллера, облегчает расчеты и увеличивает качество цветопередачи. Питание таких устройств обеспечивается специальными контроллерами с инфракрасными ПДУ.

Применение

Все RGB светодиоды применяются для декорирования и оформления объектов. Они выполняют разные задачи:

  • создают подсветку рекламы;
  • световые эффекты на концертных площадках;
  • оформление развлекательных мероприятий;
  • украшение и парадная подсветка зданий;
  • декорирование фонтанов, памятников, мостов и т.д.

Интересно! Кроме этого, входит в моду световое оформление интерьеров помещений, в котором активно используются дизайнерские многоцветные решения. При изменении оттенка свечения визуально меняется цвет мебели, помещение получает новый, непривычный облик.

Основные выводы

Использование RGB светодиодов постоянно расширяется. Они выполняют различные задачи:

  • создание динамичных световых эффектов;
  • украшение зданий, сооружений, интерьеров;
  • подсветка и акцентирование рекламных конструкций;
  • оформление массовых мероприятий, концертов, представлений.

Область использования RGB светодиодов увеличивается и активно развивается. Возникают новые варианты подсветки. Разрабатываются программные пакеты для использования в микроконтроллерах. Свои способы использования RGB светодиодов излагайте в комментариях.

Источник:
http://svetilnik.info/svetodiody/rgb-svetodiod.html