Подключение RGB светодиода к Ардуино. RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino Контроллер включения светодиодной ленты

RGB-лента, подключение которой обеспечивает в светильнике генерацию красного, зеленого и синего цветов, это динамическая система освещения, в которой три основных цвета создают более 16 миллионов оттенков. Свет, который виден человеческому глазу, называется спектром. В одном конце его имеется синий, а в другом - красный цвет. Остальные, которые мы способны видеть, находятся между ними. Вне этих пределов представлены короткие волны ультрафиолетового, рентгеновского и инфракрасного излучения и радиоволны, которые не являются видимыми для человека.

Принцип работы светодиодной ленты

Led-лента состоит из самоклеящейся полосы и подложки, на которые через определенные промежутки устанавливаются светодиоды, они начинают светиться после подачи питания. Светодиодное освещение - отличное дополнение к любому дизайнерскому оформлению дома или офиса.

Преимущества RGB-ленты: подключение их недорогое, просты в установке, могут мгновенно менять настроение людей и внешний вид комнаты. Различные уровни яркости и цветовых типов делают светодиодные полосы универсальными, а варианты применения бесконечными.

Места установки:

1. Кухня и ванная комната.
2. Стеновые панели и плинтусы.
3. В потолочной подвеске в качестве настенных светильников.
4. В шкафах, витринах и барных стойках.
5. Вокруг дверных проемов, окон и лестниц.
6. Под крышей софитов.
7. В садах, дорожках и в вывесках.
8. Освещение для Рождества или других особых случаев.
9. На задней панели телевизоров и акустических систем.

Выбор модели для монтажа

Испытывают светодиодную ленту путем временной установки, включают ее для просмотра светового потока, рисунка и угла, прежде чем окончательно зафиксировать. Интегральные полосы изготовлены таким образом, чтобы согласовать качественный цвет и рисунок. Led должны устанавливаться квалифицированным электриком.

RGB-лента характеристики имеет следующие:

1. Освещенность. Для местного освещения будет достаточно мягкого свечения цвета, для освещения большого проекта нужна лента с максимальной светоотдачей.
2. Гибкая или жесткая конструкция. Для любого закругленного слоя потребуется гибкая лента, тогда как жесткая будет полезна для прямых поверхностей.
3. Цвет, который выделяют некоторые ленты, отличается от истинного белого светодиода. Если нужно использовать ее для массового освещения, рекомендуется применить модель с истинными белыми возможностями.
4. Окончательный эффект освещения RGB-ленты, подключение будут зависеть от ряда факторов: размер лед, количество единиц на метр, угол и положение ленты, цветная текстура, отражательная способность поверхностей и расстояние от наблюдателя.

Основные области применения

RGB-ленты для подключения являются отраслевым стандартом для освещения промышленных и бытовых объектов, однако в последнее время они становятся все более популярными в «умных» домах и дают возможность людям точно контролировать качество и количество света.

Технология сферы применения:

1. ИК-пульты и контроллеры: применять свет для связи между дистанционным пультом и контроллером.
2. Радиоуправление (RF) используется для управления дистанционными объектами с применением различных радиосигналов.
3. Контроллеры DMX Digital Multiplex (DMX) - отличный способ одновременного управления несколькими источниками света.
4. RGB Dimmer создают пользовательские цвета на полосе с помощью регулятора или циферблата.

Основные характеристики ленты RGB

Интегральные светодиодные полосы низкого напряжения рассчитаны на постоянные 12 В. Они поставляются в барабанах 5 метров. Полоса может быть разрезана несколькими вариантами, но только в специальных местах разреза. Подключается она с помощью соответствующего драйвера, общая мощность должна быть ниже 90 % от его номинальной мощности.

Led могут быть затемнены с помощью соответствующего драйвера и совместимого диммерного переключателя. Светодиодные полосы устанавливаются на чистой и сухой поверхности. Поток освещенности регулируется путем изменения размера, количества и цвета Led на ленте. Использование встроенных полос внутри или снаружи, в сухих или влажных помещениях определяется по номеру IP полосы, например, стандартное (IP33) или силиконовое покрытие (IP67).

• IP33 - не водонепроницаемая. Используется для сухих и пылезащитных областей, таких как витрины, спальни и гостиные.
• IP67 - водонепроницаемая. Эта лента защищена силиконовым гелем от временного погружения в воду между 0,15 и 1 м. Идеально подходит для внутреннего и наружного применения. Типичный интерьер в ванной или кухне, под шкафами, рядом с душами, раковинами или другими зонами временного всплеска воды. Типичное наружное употребление на дорожках или стенах для декоративных целей.

В дополнение к самоклеящейся ленте IP67 поставляются с крепежными зажимами. IP67 не должны быть постоянно погруженными в воде. Они имеют диапазон рабочих температур от -25 до + 60 градусов Цельсия.

Ленты доступны в трех вариантах:

• 30 светодиодов/м - кухонные столы, мебель.
• 60 светодиодов/м - освещение лестницы, входные двери.
• 120 светодиодов/м - высокие потолки, внешнее освещение, вывески.

Размер Led влияет на мощность светового потока и узор. Интегральные светодиодные полосы доступны с двумя размерами:

• 35:28 - 3.5 mm X 2.8 mm LED. Тонкий луч идеально подходит для дома или окружающего освещения на малом расстоянии к наблюдателям.
• 50:50 - 5.0 mm X 5.0 mm LED — яркий свет на 40 % больше, чем 35:28.

Светильники с более высокой светоотдачей подходят для коммерческого или домашнего использования на больших расстояниях, например, потолки и наружное освещение для площадей.

RGB-лента цвета полосы может иметь следующие:

1. Теплый белый — это традиционный желтый свет, идеально подходит для жилых комнат, спален и коридоров.
2. Холодный белый — сочетание с синим, идеально подходит для кухонь и ванных комнат.
3. Красный, зеленый или синий — потрясающие смелые краски, чтобы добавить больше эффекта в пространство и сделать игровые комнаты, клубы, бары и рестораны более захватывающими.
4. RGB и RGBW — красный, зеленый и синий светодиоды, которые смешиваются с помощью дистанционного пульта для получения широкого спектра цветов.

Выбор источника питания

Светодиодный фонарь RGB использует 12 вольт и 2,2 Вт на 30 см. Таким образом, если нужно установить 4 м светодиодные полосы с изменяющимся цветом, то понадобится блок питания для обработки 28,6 Вт.

Расчет: 28,6 Вт / 12 вольт = 2,38 ампер.

Надо использовать источник с максимальной нагрузкой, на 20 % превышающий рабочую нагрузку. Для приведенного выше примера потребуется источник питания 4 ампера.

Ниже приведены элементы схемы освещения:

1. RGB-индикатор изменения цвета светодиодной полосы на желаемой длине.
2. Пульт дистанционного управления RGB LED.
3. Соединительные разъемы RGB LED.
4. Светодиодный индикатор питания.
5. Кроме того, в схеме должны быть источник питания led ленты.
6. Усилители применяются, когда длина световой полосы превышает максимальный одиночный прогон.
7. Коаксиальный бесконтактный разъем DC.

Они облегчают установку лент. Хотя пайка создает наиболее стабильное соединение для светодиодов, разъемы без пайки обеспечивают быстрое и прочное соединение. При правильной установке они не должны быть свободными и обязаны обеспечить надежный контакт. Они разработаны таким образом, чтобы легко подключать любые конструкции освещения. Перед выбором сначала нужно определить, какая лента будет использоваться, а также знать ее ширину, обычно 8 мм или 10 мм.

Руководство по установке светодиодной ленты:

1. Отрезать ее по линии метки.
2. Вытащить пластиковый замок из разъема.
3. Вставить полоску в паяный разъем, убедиться, что более широкие стороны направлены вверх, и концы полностью касаются металлического соединения.
4. Вставить пластиковый замок назад в положение блокировки, убедиться, что монтажный лоток надежно закрыт.
5. Выполняя нужно дважды проверить маркировку (+) и (-), чтобы удостовериться в том, какой цветовой провод соответствует каждому из них.
6. Для долговременного применения использовать любой связующий материал, чтобы разъем не был ослаблен.
7. Убедитесь, что питание отключено при установке драйвера. После того как соединения дважды проверены, включите питание и пульт дистанционного управления для создания цветовой композиции.

Контроллер RGB светильника

В зависимости от сложности встроенного контроллера RGB светодиодной ленты, светильник может производить более 16 миллионов цветовых вариантов, когда один и тот же свет может изменяться мгновенно в зависимости от выполняемого действия.

Наиболее распространенные контроллеры:

1. WS2812 - это программируемый контроллер постоянного тока, скрытый под комплектом RGB с 5050. Он не использует стандартный протокол связи для управления светодиодами, применяя однопроходный интерфейс наряду с мощностью и землей, чтобы можно было объединять светодиоды вместе, теоретически бесконечно. WS2812 берет 24 бита данных информации о цвете для зеленых, красных и синих светодиодов, а затем передает остальную часть строки данных на следующий WS2812 в полосе. Косвенно это означает, что база данных светодиодов будет буферизована в памяти, а затем отправлена на полосу. В целом, коннектор для RGB ленты WS2812b является надежным и популярным контроллером LED исключительно потому, что он работает очень просто, особенно при использовании библиотеки NeoPixel от Adafruit.
2. SK6812 появился на рынке светодиодных лент в 2016 году, почти как прямой клон WS6812. У него есть некоторые незначительные улучшения между двумя чипами, однако «улучшения» времени недостаточно, чтобы сделать чипы несовместимыми друг с другом, что можно подключить SK6812 к WS2812b без каких-либо реальных проблем. Наиболее существенные различия между двумя чипами — это увеличение частоты обновления.
3. APA102C - это всестороннее усовершенствование контроллера RGB светодиодной ленты WS2812b. Поток данных LED обрабатывается с помощью стандартного интерфейса SPI для управления полосой. Наилучшая часть использования SPI заключается в том, что он имеет возможность применения светодиодной полосы, полностью независимой от синхронизации, которые препятствовали WS2812b. Модуль питается от 12 В, который также используется для питания светодиодной полосы. Модели RGB объявлены как 144 Вт, RGBW - 192 Вт.

Клавишный ИК-пульт для управления светом

Для управления дизайнерским светом используют модуль ИК-приемника и код для независимого управления светодиодной полосой с помощью легкодоступного клавишного передатчика. Наряду с 24-клавишным пультом для RGB-ленты в продаже бывают 44-клавишные пульты, которые упрощают добавление ИК-контроля для любого будущего проекта. Описание 24-пульта дистанционного управления для 3528 5050 светодиодных полосок:

1. RGB DC 12V.
2. Режим подключения: общий анод (+).
3. Входное напряжение: 12 В.
4. Выходное напряжение: 12 В.
5. Максимальный ток нагрузки: 2 А каждый цвет.
6. Размер пульта дистанционного управления: 85mm x 52mm x 6mm.

Он доступен для 5050/3528 RGB SMD Strip Light Батарея пульта дистанционного управления 3V: 1xCR2025 .

Неисправности световых индикаторов

Пользователь должен знать основные причины неработающего светильника. Очень часто после монтажа схемы лента не загорается. Цвет провода при подключении Led не всегда имеет значение. Красный/черный могут обозначать (+) или (-) в зависимости от того, на какой стороне светодиодной ленты подключен разъем. Еще одна распространенная проблема заключается в том, что разъем без пайки может быть установлен наоборот. Источник питания должен подключаться строгого по (+) и (-) и правильно подобран по напряжению, так как 12-вольтовые светодиодные полосы с источником питания в 24 В работать не будут.

Наиболее распространенные сбои:

1. Ошибочная проводка или обратная полярность, нужно проверить ее мультиметром.
2. Свободные провода. Очень распространенная ошибка, отсутствие надежного соединения в разъеме.
3. Прошивка провода является еще одной общераспространенной ошибкой проводки. При работе со нужно убедиться, что на конце строки модуля нет оголенных проводов, и они не касаются друг друга.
4. Падение напряжения — проблема с установкой светодиодов, когда подключили светодиодную установку в последовательном, а не в параллельном соединении.

Возможность изменения светового потока Led стала возможной благодаря системе освещения, где комбинация красного, синего и зеленого цветов может иметь различный оттенок в зависимости от угла длины волны спектра. Эта возможность делает его полезным в применении многоцветного света, используемого для различных случаев и в индустрии развлечений.

Разноцветная светодиодная RGB лента – основной тренд 2018-2019 года. Разберем как ее правильно подключить, что такое RGB контроллер, усилитель и зачем они нужны.

Что такое RGB светодиодная лента

RGB (Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) – это светодиодная лента, способная при работе менять свой цвет. В каждом LED модуле находятся три светодиода – красный, синий и зеленый. Изменяя отдельно яркость свечения каждого кристалла, вы получаете любой цвет видимого спектра.

Внешне RGB led отличается от моноцветной только количеством выводов. Здесь их 4 – три из них для питания каждого отдельного кристалла и один общий плюс.

Существуют особые led ленты с пятью выводами. Маркируются они как LED RGB W (W – white). Пятый вывод отвечает за белый свет. Дело в том, что в трехцветном диоде белый цвет получается смешивая все три цвета в равных пропорциях. Такой «белый» отличается от чистого моно- света. Поэтому появился тип led с четвертым кристаллом белого цвета.

Эти ленты (как и моноцветные) имеют несколько классов пыле- влагозащиты:

• IP20 – без защиты, боится влаги и пыли;
• IP67-69 – не боится пыли, может быть использована во влажной среде (ванна, аквариум).

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.

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 ).
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.

Некоторые думают, что усилитель нужен для увеличения яркости и его нужно использовать даже для отрезка до 5 метров. Это в корне не верно.

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.

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 подключение
Правильное 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.

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.

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:

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:

Назначение 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:

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 с несколькими параллельными усилителями с отдельным питанием.

Схема: несколько параллельных усилителей с отдельными БП

Правильная схема подключения 20 метров RGB ленты показана на видео.

Типичный ошибки при подключении

Последовательное подключение более 5 метров ленты. Этого делать нельзя.

Скрутки вместо пайки проводов (или коннекторов). Если не хотите паять, используйте коннекторы, они копеечные.

Несоблюдение порядка подключения: блок питания ⇒ контроллер ⇒ лента ⇒ усилитель ⇒ лента.

Экономия на блоке питания, покупая «впритык» по мощности. К сожалению, светодиоды гуляют как в плюс так и минус по потребляемым Ваттам. Покупая БП без 20-25% запаса, он будет работать на износ и через год вы купите новый, но уже с запасом.

Покупка контроллера излишней мощности. Хуже не будет, но деньги переплатите. Правильно подбирать по мощности 1 к 1.

Выбор очень мощных лент и монтаж без теплоотвода. Например SMD5050 120 led/m потребляет 28,8 Вт/м. При такой мощности светодиоды греются достаточно сильно и конструкцию нужно монтировать на теплоотвод – алюминиевый профиль. В противном случае диоды начинают деградировать, терять мощность и перегорать.

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.

Светящиеся только красным - R , зеленым - G , синим - B или белым - CW цветом, как правило, подключаются непосредственно к источнику постоянного тока напряжением 12 В или 24 В. R G B светодиодную ленту, как и монохромные, тоже можно подключить к блоку питания постоянного тока, соединив выводы R , G и B между собой.

Но в таком случае будет упущена возможность реализации цветовых эффектов освещения, ради которых лента и была создана. Поэтому при установке цветных светодиодных лент, в разрыв цепи между блоком питания и лентой обычно устанавливают электронный контроллер. Он позволяет в автоматическом режиме изменять цвет и яркость свечения ленты в динамическом режиме по заданной с пульта дистанционного управления программе.

На фотографии изображена электрическая схема подключения R G B светодиодной ленты к сети 220 В. Блок питания (адаптер) преобразует переменное напряжение 220 В в напряжение постоянного тока 12 В, которое по двум проводам с соблюдением полярности подается на R G B контроллер. К контроллеру посредством четырех проводов в соответствии с маркировкой подключается светодиодная лента. Для удобства монтажа и ремонта светодиодного освещения узлы между собой соединяются с помощью разъемов.

Электрическая схема LED R G B светодиода SMD-5050

Для подключения, а тем более ремонта R G B светодиодной ленты на профессиональном уровне, необходимо представлять, как она устроена, и знать электрическую схему и распиновку применяемых в лентах светодиодов. На фотографии ниже представлен фрагмент R G B светодиодной ленты с нанесенной схемой распайки кристаллов светодиодов.

Как видно на схеме, кристаллы в светодиоде электрически не связаны между собой. Три разноцветных кристалла в одном корпусе светодиода образуют триаду. Благодаря такой конструкции, управляя яркостью свечения каждого кристалла индивидуально можно получить бесконечное количество цветов свечения светодиода. На таком принципе управления цветом построены дисплеи сотовых телефонов, навигаторов, фотоаппаратов, компьютерных мониторов, телевизоров и многих других изделий.

Технические характеристики светодиода SMD-5050 приведены на странице сайта «Справочник по SMD светодиодам» .

Электрическая схема LED R G B ленты на светодиодах SMD-5050

Разобравшись с устройством светодиода легко разобраться и с устройством светодиодной ленты. В верхней части картинки фотография работоспособного отрезка LED R G B ленты, а в нижней его электрическая схема.

Как видно из схемы, одноименные контактные площадки светодиодной ленты, находящиеся с ее правой и левой стороны электрически соединены между собой напрямую. Таким образом, обеспечивается возможность подачи питающего напряжения на ленту с любого конца и на следующий отрезок ленты при ее наращивании.

Кристаллы светодиодов VD1, VD2 и VD3 одинакового цвета свечения соединены последовательно. Для ограничения тока в каждой из цветовых цепей установлены токоограничивающие резисторы. Два из них номиналом 150 Ом, а один 300 Ом, в цепи кристаллов красного цвета. Резистор большего номинала установлен для выравнивания яркости всех цветов с учетом интенсивности излучения кристаллом светодиода и не одинаковой цветовой чувствительности человеческого глаза к разным цветам.

Как разрезать светодиодную ленту на отрезки

Как Вы уже наверно поняли, R G B светодиодная лента любой длины (относиться и к монохромным лентам), состоит из коротких самостоятельных отрезков, представляющих собой законченное изделие. Достаточно подать на контактные площадки напряжение питания и лента будет излучать свет. Для получения отрезка ленты требуемой длины элементарные отрезки соединяют между собой в соответствии с буквенной маркировкой.

Обычно лента выпускается длиной пять метров. В случае необходимости ее можно укоротить, разрезав поперек по линии, нанесенной по центру контактных площадок между маркировкой, бывает, в этом месте дополнительно наносят символическое изображение ножниц. Иногда ленту приходится разрезать, чтобы установить под углом. В таком случае разрезанные одноименные контактные площадки соединяются между собой с помощью пайки отрезками провода .

Способы управления цветом свечения
R G B светодиодных лент

Есть два способа управления цветовым режимом работы R G B светодиодной ленты, с помощью трех выключателей или электронного устройства.

Принцип работы простейшего контроллера на выключателях

Рассмотрим принцип работы самого простого контроллера, на механических выключателях. В качестве выключателя для ручного управления свечением R G B ленты можно применить трех клавишный настенный выключатель, предназначенный для включения люстр и светильников в бытовую сеть 220 В. Электрическая схема подключения тогда будет иметь следующий вид.

Резисторы R1-R3 служат для ограничения тока и их можно устанавливать в любом месте цепи питания кристаллов одного цвета. По этой схеме можно подключать R G B ленты, рассчитанные на напряжение питания как 12 В, так и 24 В.

Как видно из схемы, плюсовой вывод блока питания подключается непосредственно к плюсовому выводу светодиодной ленты, который является общий для светодиодов всех цветов, а минусовой вывод подключается к R , G и B контактам ленты через выключатель. Коммутатором из трех выключателей можно получить семь цветов свечения ленты. Это самый простой, надежный и дешевый способ управления цветами свечения R G B ленты.

Принцип работы электронного контроллера

Для получения бесконечного количества цветов свечения R G B ленты и в автоматическом режиме динамическое изменение величины светового потока, вместо выключателей используют электрический блок, который называется R G B контроллер. Его включают в разрыв цепи между блоком питания и R G B лентой. Обычно в комплект контроллера входит пульт дистанционного управления, позволяющий на расстоянии управлять режимом его работы, и как следствие режимом свечения светодиодной ленты.

Так как для работы светодиодной ленты требуется, как правило, напряжение постоянного тока 12 В (реже 24 В), то для подключения ее к электросети переменного тока 220 В применяется блок питания или адаптер, преобразующий переменное напряжение в напряжение постоянного тока, которое через разъемное соединение подается на блок контроллера.

Рассмотрим принцип работы RGB контроллера на примере самого простого и широко применяемого контроллера модели LN-IR24. Он состоит из трех функциональных узлов – контроллера управления R G B , силовых ключей и микросхемы инфракрасного сенсора (ИК). Микросхема контроллера прошита на требуемый алгоритм работы светодиодной ленты. Управление микросхемой контроллера осуществляется сигналом, поступающим с микросхемы сенсора ИК. На ИК сенсор управляющий сигнал поступает при нажатии кнопок на пульте дистанционного управления.

Управление подачей питающего напряжения на светодиодную ленту осуществляется с помощью трех полевых транзисторов, работающих в ключевом режиме. При поступлении сигнала с микросхемы контроллера управления RGB на затвор транзистора, его переход сток-исток открывается, и через светодиоды начинает протекать ток, в результате чего они начинают излучать свет. Управление яркостью свечения светодиодов осуществляется за счет высокочастотного изменения ширины импульсов подаваемого питающего напряжения (широтно-импульсной модуляции).

Выбор блока питания и контроллера для R G B ленты

Блок питания для RGB светодиодной ленты, необходимо выбирать, исходя из напряжения ее питания и потребляемого тока. Наиболее популярны светодиодные ленты на напряжение постоянного тока 12 В. Ток потребления по цепям R, G и B можно узнать из этикетки или определить самостоятельно, воспользовавшись справочными данными на светодиоды, изложенными в таблице на странице сайта Справочная таблица параметров популярных SMD светодиодов . Принято мощность потребления ленты указывать на метр ее длины.

Рассмотрим на примере как определить мощность потребления RGB ленты неизвестного типа на напряжение питания 12 В. Например, нужно подобрать блок питания и контроллер для R G B ленты длиной 5 м. Первое что необходимо сделать, определить тип RGB светодиодов установленных на ленте. Для этого достаточно измерять размер боковых сторон светодиода. Допустим, получилось 5 мм×5 мм. По таблице определяем, что такой размер имеет светодиод типа LED-RGB-SMD5050. Далее нужно подсчитать количество корпусов светодиодов на метре длины. Допустим, получилось 30 штук.

Один кристалл светодиода потребляет ток 0,02 А, в одном корпусе размещено три кристалла, следовательно суммарный ток потребления одного светодиода составит 0,06 А. На одном метре длины 30 светодиодов, умножаем ток на количество 0,06 А×30=1,8 А. Но диоды включены по три последовательно, значит, реальный ток потребления метра ленты будет в три раза меньше, то есть 0,6 А. Длина нашей ленты пять метров, следовательно, суммарный ток потребления составит 0,6 А×5 м=3 А.

Расчеты показали, что для питания R G B ленты длиной пять метров нужен блок питания или сетевой адаптер с выходным напряжением постоянного тока 12 В и током нагрузки не менее 3 А. Блок питания должен иметь запас по току, поэтому был выбран, адаптер модели АРО12-5075UV, рассчитанный на ток нагрузки до 5 А. При выборе блока питания нужно учесть, что выходной его разъем должен подходить к разъему R G B контроллера.

При выборе контроллера надо учесть, что ток потребления по отдельно взятому каналу R , G или B будет в три раза меньше. Следовательно, для нашего случая нужно брать контроллер, рассчитанный на напряжение 12 В и максимально допустимым током нагрузки на канал не менее 3 А/3=1 А.

Этим требованиям соответствует, например, R G B контроллер LN-IR24B. Он рассчитан на ток нагрузки до 2 А (можно подключить до 10 метров RGB ленты). Позволяет включать и выключать ленту, выбирать 16 статических цветов и 6 динамических режимов дистанционно, с расстояния до восьми метров, с помощью элегантного пульта ДУ. Питающее напряжение на контроллер подается с блока питания или сетевого адаптера с помощью коаксиального DC Jack. R G B -контроллер LN-IR24B имеет малый вес и габаритные размеры.

Внешний вид подготовленного по результатам расчета комплекта для освещения светодиодной лентой показан на фотографии. В комплект входит блок питания модели АРО12-5075UV, R G B контроллер LN-IR24B с пультом дистанционного управления и R G B светодиодная лента.

Если потребуется подключить несколько пятиметровых R G B лент, то потребуется более мощный контроллер, например, CT305R, позволяющий выдавать ток до 5 А на светодиоды одного цвета. Этим контроллером можно управлять не только с помощью пульта дистанционного управления, но и по сети с компьютера, превратив тем самым R G B освещение в цветомузыкальное сопровождение при прослушивании музыки.

Соединять последовательно светодиодные ленты длиной более пяти метров недопустимо, так как токоведущие дорожки самой ленты имеют малое сечение. Такое подключение приведет к снижению светового потока на участке ленты, превышающего длину пять метров. Если нужно подключить несколько пятиметровых светодиодных лент, то проводники каждой из них подключаются непосредственно к контроллеру.

В мощных моделях контроллеров для подключения внешних устройств используются клеммные колодки, в которых провода зажимаются с помощью винта. Рядом с клеммами обязательно нанесена маркировка. INPUT (IN) означает вход, к этим клеммам подключается внешний блок питания, с которого подается питающее напряжение для самого контроллера и светодиодных лент. Полярность обозначена дополнительными знаками «+» и «-». Несоблюдение полярности при подключении блока питания может вывести контроллер из строя.

Группа клемм для подключения R G B ленты обозначена надписью OUTPUT (OUT) и означает выход. Цвета обозначены буквами R (красный), G (зеленый), B (синий) и V+ (это общий провод любого другого цвета). От ленты обычно идут тоже цветные провода и достаточно просто присоединить их цвет в цвет.

Замечу, что к любому R G B контроллеру, соответствующему по току, можно с успехом подключить монохромную светодиодную ленту . Тогда появится возможность с помощью пульта дистанционного управления менять режим ее свечения – включать, выключать, менять яркость, устанавливать динамический режим изменения яркости.

Светодиодные ленты, позволяющие получать разнообразные световые эффекты, находят широкое применение в создании различных вариантов освещения и подсветки в быту, офисах, объектах культурного назначения и на улицах.

Светодиодная лента представляет собой гнущуюся плату, на которой находятся светодиоды.

Длина диодных лент обычно составляет пять метров, ширина от восьми до двадцати миллиметров.

В продажу они поступают намотанными на пластмассовые бобины.

Светодиодная лента разделяется на отдельные отрезки, состоящие из нескольких диодов. Если возникает необходимость откорректировать длину RGB-светодиодной ленты, присутствует возможность разъединить ее вдоль полоски, проходящей через контактные точки подключения и помеченной изображением ножниц.

Количество элементов на этом фрагменте зависит от типа данного изделия, и после подключения его к источнику питания он сохранит работоспособность.

На картинке видно, где можно разрезать RGB-ленту

Объединить кусочки ленты можно посредством коннектора. Для этого нужно поместить концы с контактами в разъем и закрыть крышку.

Объединение кусочков ленты посредством коннектора

При этом нужно соблюдать полярность.

Также можно произвести это соединение, используя пайку. Провода нужно заизолировать.

Схема рабочего фрагмента RGB-ленты

Наиболее распространено применение диодных лент с диодами SMD5050.

Для того чтобы подключить RGB-ленту, необходимо предусмотреть блок питания, контроллер и (при необходимости подсоединения нескольких диодных лент) усилитель.

Чтобы подключить RGB-ленту, надо грамотно выбрать блок питания согласно ее мощности и напряжению. Соединение этой ленты с входным напряжением сети 220 В (без блока питания) приведет к ее мгновенному выходу из строя.

Светодиодные ленты рассчитаны на работу от источника постоянного тока напряжением 12 В или 24 В. Этикетки ленты содержат информацию о рабочих параметрах.

В качестве мощности, которую потребляет лента, всегда указывается та, которая приходится на законченный фрагмент длиной в 1 метр. Потребляемый каждой цветовой цепью ток всегда можно найти в справочниках.

Если не известны никакие (кроме напряжения питания) параметры ленты, можно все рассчитать. Разобраться с методикой расчета потребляемого тока и выбора блока питания можно на примере условно неизвестного типоразмера цветной светодиодной ленты длиной пять метров, работающей при напряжении 12 В.

Чтобы определить все неизвестные параметры, сначала нужно измерить длину сторон светодиода.

Предположим, она составляет 5 на 5 миллиметров. В справочниках по светодиодам такие геометрические размеры соответствуют светодиоду RGB SMD5050. Далее необходимо выяснить, какое число их расположено на 1 м. Допустим, что их 30 шт.

На один из трех кристаллов светодиода приходится ток 0,02 А, значит, весь светодиод, состоящий из трех кристалликов, потребляет 0,06 А.

Количество светодиодов на одном расчетном отрезке – 30 штук. Следовательно, перемножив полученную силу тока 0,06 А на 30 штук, получится 1,8 А (0,06 х 30 = 1,8).

Но так как между каждой тройкой диодов выполнено последовательное соединение, ток, проходящий через 1 метр ленты, меньше в 3 раза и составляет 0,06 А.

Соответственно, ток, потребляемый всей лентой, равен 3 А (0,06 А х 5 м = 3 А).

Путем проведения несложных расчетов было установлено, что в рассмотренном выше случае необходим источник питания постоянного тока с напряжением на выходе 12 В, поддерживающий нагрузку более 3 А (с запасом около 30 процентов). Поэтому подходящим вариантом оказался адаптер APO12-5075 UV, рассчитанный на нагрузку до 5 А.

Если напряжение на выходе блока питания будет строго соответствовать расчетному, то источник питания в этом случае все время будет работать в крайне тяжелом режиме. Поэтому срок службы его значительно сократится.

Контроллер необходим для подключения светодиодных лент и служит для регулирования цвета и яркости устройства. Подключаться он должен с одной стороны к блоку питания, со второй – к цепи светодиодов.

При необходимости может использоваться схема подключения RGB-ленты непосредственно к блоку питания (без контроллера). Для этого нужно к плюсовому контакту драйвера подключить плюсовой провод ленты и к минусовому контакту прикрепить сразу три цветовых провода, соединив их вместе.

Но при таком подключении светодиодной RGB-ленты можно будет получить только один цвет свечения светодиодов без возможности его регулирования.

Расчетным путем было получено, что суммарный ток, потребляемый всей лентой, составляет 3 А. Но ток каждой цветовой дорожки в три раза меньше этой величины.

Поэтому чтобы светодиодная лента работала в нормальном режиме, нужно, чтобы ток на выходных контактах контроллера (которые предназначены для подключения цветовых полос R, G, B) составлял третью часть от поступающего с блока питания тока.

Отсюда следует, что в рассматриваемом нами случае нужно применить контроллер напряжением на 12 В и током нагрузки 1 А на каналах R, G и B.

В соответствии с этими параметрами можно выбрать контроллер LN-IR24B, который оснащен пультом дистанционного управления, работающим в радиочастотном диапазоне.

Весь набор (подобранный расчетным путем) комплектующих, обеспечивающих работу LED-ленты в штатном режиме

Ниже представлена схема подключения светодиодной RGB-ленты длиной 5 метров через блок питания и контроллер.

L – контакт для подачи фазного напряжения сети 220 В;

N – контакт для подсоединения нулевого провода;

PE – контакт для заземляющего провода.

Провода цветовых каналов R (красный), G (зеленый), B (синий) подключаются к клеммам, обозначенным на контроллере соответствующими буквами.

При несоблюдении этого условия светодиоды не потеряют способность цветового свечения, но при попытке настроить желаемую цветовую гамму будут получаться цвета, не соответствующие разметке, нанесенной на пульт управления.

Входное напряжение сети 220 В подается на контакты L и N блока питания.

Выпрямленное и преобразованное напряжение 12 В выходит на контакты +V и –V блока питания, после чего через соединяющие провода оно поступает на одноименные входные контакты контроллера.

На выход этого прибора выведены три линии с обозначениями R, G и B, которые служат для подключения цветовых каналов светодиодной ленты к контроллеру.

Контакт +V – для общего плюсового провода.

Если мощности блока питания и контроллера позволяют подключить RGB-ленту длиной до десяти метров, это можно сделать, подсоединив к соответствующим выходным клеммам контроллера по два провода, идущих на 2 разные ленты, соединив таким образом их параллельно на контактах контроллера. То есть к одному контакту присоединяется сразу два провода. Но использовать такую схему не рекомендуется. В случае ошибки при расчете мощности блока питания и контроллера может не хватить на дополнительную ленту.

Внешний вид контроллера и подсоединяемых к нему проводов от двух RGB-лент

Последовательное подключение нескольких лент без использования дополнительного оборудования не применяется, потому что в результате падения напряжения на ленте наиболее удаленные от регулирующей аппаратуры участки будут светиться очень слабо или вовсе не будут.

Для подключения светодиодной ленты длиной от 5 метров необходимо на каждом участке использовать усилитель и дополнительный блок питания. Усилитель – это прибор, усиливающий сигнал контроллера.

Если мощности блока питания и контроллера не хватает для подключения двух и более лент, используется схема подключения с усилителями и добавляются дополнительные блоки питания, соответствующие параметрам каждой отдельной ленты.

Подключение четырех RGB-диодных лент с использованием своего усилителя и блока питания для каждой ленты. Здесь усилители присоединяются к контроллеру параллельно

При наличии у контроллера резерва мощности (в пределах 30 процентов) имеется возможность создания цепи, исключающей применение усилителей. Каждая лента к контроллеру подключается параллельно и устанавливается общий для всех комплектующих мощный блок питания. Поэтому нужна принудительная вентиляция.

Это создает дискомфорт из-за шума, создаваемого вентилятором.

Прилагаемая схема разъясняет, как подключить светодиодную ленту параллельно-последовательно.

Здесь параллельно к контроллеру подключена только первая RGB-лента.

Любая следующая присоединяется последовательно к предыдущей через усилитель.

Усиливающие приборы коммутируются с сетью 220 В через индивидуальные блоки питания.

Схемы подключения RGBW-лент аналогичны схемам соединения RGB-лент. Отличие заключается в необходимости применения RGBW-контроллера, у которого имеется дополнительный цветовой вывод «white» (белый). С помощью такой ленты можно создавать наиболее интересные цветовые решения.

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.

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.

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

Кристаллы в RGB-светодиоды могут быть соединены по схеме:

С общим анодом;

С общим катодом;

Не соединены.

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

Или 6-тью выводами в последнем случае:

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

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

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

Естественно не обошлось и без лент с такими светодиодами.

На этой картинке изображена лента с RGB-светодиодами , 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:

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

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

Вот распиновка 5-ти мм РГБ-светодиода:

Как изменяется цвет свечения

Регулировка цвета осуществляется путем регулировки яркости излучения каждым из кристаллов. Мы уже рассматривали .

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.

Да такого мощного устройства в корпусе размером с блок питания.

Они подключаются к ленте по такой схеме:

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.

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:

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

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.