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.
Виды
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.
Загрузка...
