Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Все про светодиоды, Схемы на микроконтроллерах » RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino
Количество просмотров: 77839
Комментарии к статье: 8


RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino


Многоцветные светодиоды, или как их еще называют RGB, используются для индикации и создания динамически изменяющейся по цвету подсветки. Фактически ничего особенного в них нет, давайте разберемся, как они работают и что такое RGB-светодиоды.

RGB-светодиоды

Внутреннее устройство

На самом деле RGB-светодиод – это три одноцветных кристалла совмещенные в одном корпусе. Название RGB расшифровывается, как Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий соответственно цветам, которые излучает каждый из кристаллов.

Эти три цвета являются базовыми, и на их смешении формируется любой цвет, такая технология давно применяется в телевидении и фотографии. На картинке, что расположена выше, видно свечение каждого кристалла по отдельности.

Принцип смешивания цветов

На этой картинке вы видите принцип смешивания цветов, для получения всех оттенков.

Кристаллы в RGB-светодиоды могут быть соединены по схеме:

- С общим анодом;

RGB-светодиод с общим анодом

- С общим катодом;

RGB-светодиод с общим катодом

- Не соединены.

В первых двух вариантах вы увидите, что у светодиода есть 4 вывода:

RGB-светодиод

Или 6-тью выводами в последнем случае:

RGB-led с 6 выводами

Вы можете видеть на фотографии под линзой четко видны три кристалла.

Для таких светодиодов продаются специальные монтажные площадки, на них даже указывают назначение выводов.

Монтажная площадка

Нельзя оставить без внимания и RGBW – светодиоды, их отличие состоит в том, что в их корпусе есть еще один кристалл излучающий свет белого цвета.

RGBW – светодиоды

Естественно не обошлось и без лент с такими светодиодами.

Светодиодная лента

На этой картинке изображена лента с RGB-светодиодами типа SMD 5050, собранные по схеме с общим анодом, регулировка интенсивности свечения осуществляется путем управления «-» (минусом) источника питания.

Для изменения цвета RGB-ленты используются специальные RGB-контроллеры – устройства для коммутации напряжения подаваемого на ленту.

Вот цоколевка RGB SMD5050:

Полярность светодиода типоразмера 5050

И ленты, особенностей работы с RGB-лентами нет, всё остается также как и с одноцветными моделями.

RGB-лента

Для них есть и коннекторы для подсоединения светодиодной ленты без пайки.

Коннекторы для подсоединения светодиодной ленты без пайки

Вот распиновка 5-ти мм РГБ-светодиода:

Распиновка РГБ-светодиода

Как изменяется цвет свечения

Регулировка цвета осуществляется путем регулировки яркости излучения каждым из кристаллов. Мы уже рассматривали способ регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ-контроллера.

RGB-контроллер для ленты работает по такому же принципу, в нём стоит микропроцессор, который управляет минусовым выводом источника питания – подключает и отключает его от цепи соответствующего цвета. Обычно в комплекте с контроллером идёт пульт дистанционного управления. Контроллеры бывают разной мощности, от этого зависит их размер, начиная от такого миниатюрного.

RGB-контроллер для ленты

Да такого мощного устройства в корпусе размером с блок питания.

RGB-контроллер для ленты

Они подключаются к ленте по такой схеме:

Схема подключения

Так как сечение дорожек на ленте не позволяет подключать последовательно с ней следующий отрезок ленты, если длина первого превышает 5м, нужно подключать второй отрезок проводами напрямую от РГБ-контроллера.

Но можно выйти из положения, и не тянуть дополнительных 4 провода на 5 метров от контроллера и использовать RGB-усилитель. Для его работы нужно протянуть всего 2 провода (плюс и минус 12В) или запитать еще один блок питания от ближайшего источника 220В, а также 4 «информационных» провода от предыдущего отрезка (R, G и B) они нужны для получения команд от контроллера, чтобы вся конструкция светилась одинаково.

Схема подключения

А к усилителю уже подключают следующий отрезок, т.е. он использует сигнал с предыдущего куска ленты. То есть вы можете запитать ленту от усилителя, который будет расположен непосредственно возле неё, тем самым сэкономив деньги и время на прокладку проводов от первичного RGB-контроллера.

Регулируем RGB-led своими руками

Итак, есть два варианта для управления RGB-светодиодами:

1. Использовать три независимых ШИМ-контроллера и регулировать яркость каждого из кристаллов вручную.

2. Использовать микроконтроллер с ШИМ-выходами.

Чтобы управлять светодиодом с Arduino – используйте вот эту схему:

RGB-led с Arduino

Обратите внимание выводы R, G и B у светодиода подключаются к ШИМ-пинам Ардуины.

Для управления мощной RGB-лентой схема не имеет принципиальных отличий, за исключением того, что подключается она к микроконтроллеру через усилители – транзисторы.

Схема подключения

Вот вариант схемы без использования ардуин и других микроконтроллеров, с помощью трёх драйверов CAT4101, способных выдавать ток до 1А.

Вариант схемы без использования ардуин и других микроконтроллеров

Однако сейчас достаточно дешево стоят контроллеры и если нужно регулировать светодиодную ленту – то лучше приобрести готовый вариант. Схемы с ардуино гораздо проще, тем более вы можете написать скетч, с которым вы будете либо вручную задавать цвет, либо перебор цветов будет автоматическим в соответствии с заданным алгоритмом.

Заключение

RGB-светодиоды позволяют сделать интересные световые эффекты используются в дизайне интерьеров, как подсветка для бытовой техники, для эффекта расширения экрана телевизора. Особых отличий при работе с ними от обычных светодиодов – нет.

Смотрите также:

Адресные светодиоды и светодиодные ленты - как устроены и работают, подключение и управление

Программирование микроконтроллеров для начинающих

Что такое дисплеи Nextion и как с ними работать?

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Все про светодиоды, Схемы на микроконтроллерах

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Расчет, выбор и схема подключения контроллера для RGB-ленты
  • Светодиодные ленты белого цвета свечения, RGB, RGBW, CCT, RGB + CCT, что на ...
  • Адресные светодиоды и светодиодные ленты - как устроены и работают, подключ ...
  • Какие бывают виды светодиодных лент
  • Питание светодиодных лент
  • Как подключить светодиодную ленту
  • Как выбрать светодиодную ленту
  • Как узнать мощность светодиодной ленты
  • Светодиодная подсветка потолка своими руками
  • Делаем светодиодную подсветку салона автомобиля
  • Категория: Все про светодиоды, Схемы на микроконтроллерах

    Светодиодные ленты, Led ленты, Широтно-импульсная модуляция, Цифровая электроника, Аналоговая электроника, Драйверы для светодиодов, Схемы светодиодных лент, Программирование Ардуино, SMD компоненты, Arduino для начинающих, Светодиоды, Ардуино, Схемы подк

      Комментарии:

    #1 написал: Георгий |

    И в чем принципиальное отличие в использовании 3ч независимых ШИМ контроллеров и 3х ШИМ выводов Ардуино? С тз электротехники разницы нет

      Комментарии:

    #2 написал: Даниил |

    Все, что вам нужно, это смесь трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Из этой цветовой комбинации можно смешать любой другой цвет. Светодиод RGB состоит из всех трех цветов, поэтому с помощью одного общего диода можно получить широкий спектр различных цветов. RGB — это цветовая модель, основанная на теории Юнга и Гельмгольца, трехцветном зрении и цветовом треугольнике Максвелла. Он берет свое начало в качестве стандарта отображения цветов в Интернете в 1953 году. Эта модель используется в устройствах отображения со смешиванием цветов. Светодиод RGB состоит из всех трех цветов, поэтому с помощью одного общего диода можно получить широкий спектр различных цветов. Тот же метод используется для мониторов и телевизоров. RGB-диоды могут изменять цвет излучаемого света.

      Комментарии:

    #3 написал: Роберт |

    Светодиод RGB обычно имеет четыре провода с общей клеммой, либо общий анод, либо катод RGB-светодиода и его название происходит от слов «красный», «синий» и «зеленый». Из этих трех цветов мы можем получить более 16 миллионов оттенков света. Проще говоря, это как если бы они были 3 светодиодами, соединенными друг с другом с их общим анодом (положительный полюс) или катодом (отрицательный полюс), и поэтому этот электронный компонент имеет больше клемм, чем обычно используемые светодиоды или которые имеют только один цвет. Теперь, что лучше, общий анод или общий катод, на самом деле ни один из них не лучше другого, все зависит от приложения и архитектуры схемы, однако с практической точки зрения есть некоторое предпочтение в использовании общего анода. 

      Комментарии:

    #4 написал: Алина |

    RGB (сокращение от красного, зеленого и синего) обозначает цвета света или цвета отдельных светодиодов на светодиодном чипе, например, в светодиодных лентах. С помощью этих лент и соответствующих элементов управления вы можете создавать широкий спектр цветов, по-разному изменяя отдельные цвета. 100-процентное наложение (дополнительное смешение цветов) красного, зеленого и синего дает белый свет. Однако практическое применение этой методики показывает, что результат неудовлетворителен. Лучший результат дает технология преобразования люминесценции. Это означает, что используются синие светодиоды, покрытые люминесцентным красителем (красителями), и в зависимости от природы красителя получают различные относительно очень чистые белые оттенки. По этой причине помимо светодиодных лент RGB существуют также так называемые светодиодные ленты RGBW. (красный, зеленый, синий, белый). То есть помимо чипа с красными, зелеными и синими светодиодами на этих полосках есть еще и белый чип. 

      Комментарии:

    #5 написал: Рома |

    На рисунке где общий анод и катод разве на наоборот должно быть. Если общий катод то выходы соединены ведь.

      Комментарии:

    #6 написал: Михаил |

    RGB-светодиоды являются светодиодами, которые могут излучать три цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), что позволяет создавать большое количество цветовых оттенков.

    RGB-светодиоды обычно имеют четыре вывода: красный (R), зеленый (G), синий (B) и общий анод (common anode) или катод (common cathode). Общий анод означает, что светодиоды R, G и B имеют общий вывод положительного напряжения, а общий катод - общий вывод отрицательного напряжения.

    Для подключения RGB-светодиодов к источнику питания необходимо использовать резисторы для ограничения тока. Размер резистора зависит от напряжения питания и характеристик светодиодов. Для расчета необходимого значения резистора можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

    При подключении RGB-светодиодов к микроконтроллеру, такому как Arduino, необходимо учитывать потребляемый ток и ограничения по току на выводах микроконтроллера. Некоторые микроконтроллеры имеют встроенные драйверы для управления RGB-светодиодами, что облегчает процесс подключения.

    Для управления цветом RGB-светодиодов можно использовать различные методы, например, прямое управление цветом путем изменения напряжения на каждом канале, управление с помощью ШИМ (ширина импульсов модуляции), управление с помощью драйверов светодиодов и т.д.

    Контроллеры с драйверами светодиодов, такие как WS2812B (или NeoPixel), позволяют управлять RGB-светодиодами с помощью единственной линии данных и имеют встроенный генератор ШИМ. Это облегчает процесс управления RGB-светодиодами, особенно для новичков.

    Например, для подключения RGB-светодиодов WS2812B к Arduino можно использовать библиотеку Adafruit NeoPixel. С помощью этой библиотеки вы можете управлять цветом светодиодов и создавать различные эффекты, такие как бегущие огни, пульсирующие свет и т.д.

    Цитата: Георгий
    И в чем принципиальное отличие в использовании 3ч независимых ШИМ контроллеров и 3х ШИМ выводов Ардуино?

    3 независимых ШИМ-контроллера и 3 ШИМ-вывода Ардуино могут использоваться для управления RGB-светодиодами, но есть некоторые отличия в их функциональности и применении.

    1. Независимые ШИМ-контроллеры: Эти контроллеры могут работать независимо друг от друга, и каждый может управлять своим собственным каналом RGB-светодиода. Они могут использоваться для создания различных эффектов освещения, таких как плавное затухание, пульсация, мигание и т.д. Кроме того, эти контроллеры обычно имеют более высокую частоту ШИМ, что позволяет создавать более гладкое освещение и избежать эффекта мерцания.

    2. ШИМ-выводы Ардуино: ШИМ-выводы на плате Ардуино могут также использоваться для управления RGB-светодиодами. Однако, они не являются независимыми, и все три канала RGB-светодиодов будут управляться одним и тем же сигналом ШИМ. Это означает, что эффекты освещения, созданные с помощью ШИМ-выводов Ардуино, будут более ограниченными и менее точными, чем те, которые можно создать с помощью независимых ШИМ-контроллеров.

    Как подключать RGB-светодиоды: RGB-светодиоды имеют четыре ножки: красный, зеленый, синий и общий анод или катод. Для подключения RGB-светодиодов к независимым ШИМ-контроллерам, каждый канал управления RGB-светодиодом должен быть подключен к соответствующей ножке светодиода. Для подключения RGB-светодиодов к ШИМ-выводам Ардуино, каждый канал управления должен быть подключен к соответствующему выводу ШИМ на плате Ардуино. Общая ножка светодиода должна быть подключена к питанию через соответствующий резистор (обычно 220 Ом).

      Комментарии:

    #7 написал: Алексей |

    RGB-светодиоды обладают тремя отдельными чипами, каждый из которых отвечает за свой цвет. Путем управления яркостью каждого чипа можно создавать различные комбинации цветов. Каждый чип в RGB-светодиоде управляется путем изменения напряжения, поданного на соответствующие контакты. Например, чтобы получить красный цвет, подается напряжение на контакт, управляющий красным чипом, а другие контакты не активизируются. Точно так же можно управлять зеленым и синим чипами, чтобы создавать различные оттенки и цвета. Для управления RGB-светодиодами используются специальные контроллеры, микроконтроллеры, или даже простые пульты дистанционного управления. Через них можно задавать цвет, интенсивность и режим работы светодиодов, создавая разнообразные эффекты освещения, например, плавное переливание цветов или мигание в такт музыке. RGB-светодиоды находят применение в различных областях: от декоративного освещения и подсветки до сценического искусства и различных световых инсталляций. Их гибкость и возможность менять цвет делают их популярными для творческих проектов и дизайнерских решений.

      Комментарии:

    #8 написал: Вадим |

    RGB-светодиод состоит из трех основных элементов: красного ®, зеленого (G) и синего (B) светодиодов, каждый из которых имеет свой собственный излучающий кристалл. Эти кристаллы заключены в один общий корпус, который позволяет управлять каждым цветом отдельно. Подключение RGB-светодиода осуществляется через специальный контроллер, который принимает сигнал от источника питания (например, от блока питания или USB-порта) и управляет каждым цветом по отдельности. Контроллер также позволяет регулировать яркость каждого цвета и создавать различные цветовые эффекты, такие как плавное изменение цвета или мигание.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.