Koble en RGB LED til Arduino. RGB LED-er: hvordan de fungerer, intern struktur, hvordan koble til, RGB-led og Arduino-kontroller for å slå på LED-stripen

RGB-stripen, hvis tilkobling gir generering av røde, grønne og blå farger i lampen, er et dynamisk belysningssystem der tre primærfarger skaper mer enn 16 millioner nyanser. Lyset som er synlig for det menneskelige øyet kalles spekteret. Den har blå i den ene enden og rød i den andre. Resten som vi kan se er i mellom. Utenfor disse grensene er korte bølgelengder av ultrafiolett, røntgen og infrarød stråling og radiobølger som ikke er synlige for mennesker.

Driftsprinsipp for LED stripe

LED-tape består av en selvklebende stripe og et underlag som lysdioder er installert på med visse intervaller; de begynner å lyse etter at strømmen er satt på. LED-belysning er et flott tillegg til ethvert hjem eller kontordesign.

Fordeler med RGB-strips: de er rimelige å koble til, enkle å installere og kan umiddelbart endre stemningen til mennesker og utseendet til et rom. Ulike lysstyrkenivåer og fargetyper gjør LED stripelys allsidige og bruksmulighetene uendelige.

Installasjonssteder:

1. Kjøkken og bad.
2. Veggpaneler og gulvlister.
3. I takoppheng som vegglamper.
4. I skap, montrer og bardisker.
5. Rundt døråpninger, vinduer og trapper.
6. Under taket på spottene.
7. I hager, stier og skilt.
8. Belysning til jul eller andre spesielle anledninger.
9. På baksiden av TV-er og høyttalersystemer.

Velge en modell for installasjon

Test LED-stripen ved å midlertidig installere den, slå den på for å se lysstrømmen, mønsteret og vinkelen før du til slutt fikser den. Integrerte striper er produsert for å matche kvalitetsfarge og mønster. LED må installeres av en kvalifisert elektriker.

RGB-tapen har følgende egenskaper:

1. Belysning. For lokal belysning vil en myk fargeglød være nok; for å belyse et stort prosjekt trenger du en stripe med maksimal lyseffekt.
2. Fleksibel eller stiv design. Ethvert avrundet lag vil kreve fleksibel tape, mens stiv tape vil være nyttig for rette overflater.
3. Fargen som noen striper avgir er forskjellig fra den ekte hvite LED-en. Hvis du trenger å bruke den til massebelysning, anbefales det å bruke en modell med ekte hvit-funksjoner.
4. Den endelige effekten av en RGB stripe belysningsforbindelse vil avhenge av en rekke faktorer: isstørrelse, antall enheter per meter, vinkel og plassering av stripen, fargetekstur, reflektivitet til overflater og avstand fra observatøren.

Hovedapplikasjoner

RGB-tilkoblingsstrips er industristandarden for industri- og boligbelysning, men har nylig blitt stadig mer populære i smarte hjem og gjør det mulig for folk å nøyaktig kontrollere kvaliteten og mengden lys.

Teknologiens anvendelsesområde:

1. IR-fjernkontroller og kontroller: Bruk lys til å kommunisere mellom fjernkontrollen og kontrolleren.
2. Radiokontroll (RF) brukes til å kontrollere eksterne objekter ved hjelp av ulike radiosignaler.
3. DMX Digital Multiplex (DMX) kontrollere er en fin måte å kontrollere flere lyskilder samtidig.
4. RGB Dimmer lager egendefinerte farger på stripen ved hjelp av en kontroll eller skive.

Hovedkarakteristika for RGB-tape

Integrerte lavspente LED-strips er klassifisert til 12V DC. De leveres i 5 meter sneller. Listen kan kuttes på flere måter, men kun i spesielle kutteområder. Den er koblet til med en passende driver, den totale effekten skal være under 90 % av den nominelle effekten.

Lysdioder kan dimmes ved hjelp av passende driver og kompatibel dimmerbryter. LED-strips monteres på en ren og tørr overflate. Strømmen av belysning justeres ved å endre størrelse, mengde og farge på LED-en på stripen. Bruk av innebygde strips innendørs eller utendørs, i tørre eller våte områder bestemmes av IP-nummeret til stripen, for eksempel standard (IP33) eller silikonbelegg (IP67).

• IP33 - ikke vanntett. Brukes til tørre og støvtette områder som utstillingsvinduer, soverom og oppholdsrom.
• IP67 - vanntett. Denne tapen er beskyttet av silikongel mot midlertidig nedsenking i vann mellom 0,15 og 1 m. Ideell for innendørs og utendørs bruk. Typisk interiør på badet eller kjøkkenet, under skap, nær dusjer, vasker eller andre midlertidige sprutområder. Typisk utendørs bruk er på stier eller vegger for dekorative formål.

I tillegg til selvklebende tape kommer IP67 med monteringsklips. IP67 skal ikke nedsenkes permanent i vann. De har et driftstemperaturområde fra -25 til + 60 grader Celsius.

Bånd er tilgjengelig i tre versjoner:

• 30 LED/m - kjøkkenbord, møbler.
• 60 LED/m - trappebelysning, inngangsdører.
• 120 LED/m - stor takhøyde, utvendig belysning, skilt.

Størrelsen på LED-en påvirker lysstrømmen og mønsteret. Integrerte LED-strips er tilgjengelig i to størrelser:

• 35:28 - 3,5 mm X 2,8 mm LED. Den tynne strålen er ideell for hjemme- eller stemningsbelysning på nære visningsavstander.
• 50:50 - 5,0 mm X 5,0 mm LED - 40 % mer sterkt lys enn 35:28.

Armaturer med høyere lumen er egnet for kommersiell eller hjemmebruk over lange avstander, for eksempel tak og utendørs torgbelysning.

RGB-striper fargestriper kan ha følgende:

1. Varm hvit er et tradisjonelt gult lys, ideelt for stuer, soverom og ganger.
2. Kjølig hvit - en kombinasjon med blå, ideell for kjøkken og bad.
3. Rødt, grønt eller blått er fantastiske dristige farger for å legge til mer effekt på et rom og gjøre spillrom, klubber, barer og restauranter mer spennende.
4. RGB og RGBW er røde, grønne og blå lysdioder som blandes ved hjelp av en fjernkontroll for å produsere et bredt spekter av farger.

Velge en strømkilde

RGB LED-lyset bruker 12 volt og 2,2 watt ved 30 cm, så hvis du vil installere 4m fargeskiftende LED-strips, trenger du en strømforsyning for å håndtere 28,6 watt.

Beregning: 28,6 W / 12 volt = 2,38 ampere.

Det er nødvendig å bruke en kilde med en maksimal belastning som er 20 % høyere enn arbeidsbelastningen. Eksemplet ovenfor vil kreve en 4 amp strømforsyning.

Følgende er elementene i belysningsordningen:

1. RGB-indikator for å endre fargen på LED-stripen i ønsket lengde.
2. RGB LED fjernkontroll.
3. RGB LED-kontakter.
4. LED strømindikator.
5. I tillegg skal kretsen ha strømforsyning for LED-stripen.
6. Forsterkere brukes når lengden på lysstripen overstiger maksimalt enkeltløp.
7. Koaksial kontaktløs DC-kontakt.

De gjør det lettere å installere båndene. Selv om lodding skaper den mest stabile tilkoblingen for LED, gir loddefrie kontakter en rask og sterk tilkobling. Når de er installert riktig, skal de ikke være løse og må sikre pålitelig kontakt. De er designet for å enkelt kobles til ethvert lysdesign. Før du velger, må du først bestemme hvilken tape som skal brukes og også vite bredden, vanligvis 8 mm eller 10 mm.

Installasjonsveiledning for LED Strip:

1. Klipp den langs merkelinjen.
2. Trekk plastlåsen ut av kontakten.
3. Sett stripen inn i loddekontakten, pass på at de bredere sidene vender opp og endene berører metallskjøten helt.
4. Skyv plastlåsen tilbake i låseposisjon, og pass på at monteringsbrettet er godt lukket.
5. Når du gjør dette, må du dobbeltsjekke (+) og (-) merkene for å være sikker på hvilken fargetråd som tilsvarer hver enkelt.
6. For langvarig bruk, bruk ethvert bindemateriale for å forhindre at kontakten løsner.
7. Sørg for at strømmen er slått av når du installerer driveren. Når tilkoblingene er dobbeltsjekket, slår du på strømmen og fjernkontrollen for å lage en fargekomposisjon.

RGB-lampekontroller

Avhengig av kompleksiteten til LED-stripens innebygde RGB-kontroller, kan lyset produsere over 16 millioner fargevariasjoner der det samme lyset kan endres umiddelbart avhengig av handlingen som utføres.

De vanligste kontrollerene:

1. WS2812 er en programmerbar DC-kontroller skjult under et RGB-sett med en 5050. Den bruker ikke en standard kommunikasjonsprotokoll for å drive lysdioder, og bruker et enkeltpassgrensesnitt sammen med strøm og jord for å tillate at lysdioder kan lenkes sammen, teoretisk på ubestemt tid. WS2812 tar 24 biter med fargeinformasjonsdata for de grønne, røde og blå lysdiodene og sender deretter resten av datastrengen til neste WS2812 i stripen. Indirekte betyr dette at LED-databasen blir bufret i minnet og deretter sendt til stripen. Totalt sett er WS2812b RGB strip-kontakten en pålitelig og populær LED-kontroller utelukkende fordi den fungerer så enkelt, spesielt når du bruker Adafruits NeoPixel-bibliotek.
2. SK6812 dukket opp på LED-stripemarkedet i 2016, nesten som en direkte klone av WS6812. Den har noen mindre forbedringer mellom de to brikkene, men "forbedringen" er ikke nok tid til å gjøre brikkene inkompatible med hverandre, så det er mulig å koble SK6812 til WS2812b uten noen reelle problemer. De viktigste forskjellene mellom de to brikkene er den økte oppdateringsfrekvensen.
3. APA102C er en omfattende forbedring av WS2812b LED strip RGB-kontroller. LED-datastrømmen behandles ved hjelp av et standard SPI-grensesnitt for stripekontroll. Den beste delen med å bruke SPI er at den har muligheten til å bruke en LED-stripe helt uavhengig av timingen som hindret WS2812b. Modulen drives av 12V, som også brukes til å drive LED-stripen. RGB-modeller annonseres som 144W, RGBW som 192W.

IR-tastatur for lysstyring

Kontroll av designlyset bruker en IR-mottakermodul og kode for uavhengig å kontrollere LED-stripen ved hjelp av en lett tilgjengelig tastatursender. Sammen med 24-tasters RGB-fjernkontroll er det også 44-tasters fjernkontroller tilgjengelig som gjør det enkelt å legge til IR-kontroll til ethvert fremtidig prosjekt. Beskrivelse av 24-fjernkontroll for 3528 5050 LED-strips:

1. RGB DC 12V.
2. Tilkoblingsmodus: felles anode (+).
3. Inngangsspenning: 12 V.
4. Utgangsspenning: 12 V.
5. Maksimal belastningsstrøm: 2A hver farge.
6. Fjernkontrollstørrelse: 85 mm x 52 mm x 6 mm.

Den er tilgjengelig for 5050/3528 RGB SMD Strip Light Remote Controller Batteri 3V: 1xCR2025.

Indikatorlamper som ikke fungerer

Brukeren må kjenne til hovedårsakene til at lampen ikke fungerer. Svært ofte, etter installasjon av kretsen, lyser ikke båndet. Fargen på ledningen når du kobler til LED spiller ikke alltid noen rolle. Rød/svart kan indikere (+) eller (-) avhengig av hvilken side av LED-stripen kontakten er koblet til. Et annet vanlig problem er at den loddeløse kontakten kan installeres baklengs. Strømkilden må kobles strengt i henhold til (+) og (-) og riktig valgt for spenning, siden 12-volts LED-strips med en 24-volts strømforsyning ikke vil fungere.

De vanligste feilene:

1. Feil ledninger eller omvendt polaritet, må sjekke det med et multimeter.
2. Gratis ledninger. En veldig vanlig feil er mangelen på en pålitelig tilkobling i kontakten.
3. Ledningsblink er en annen vanlig ledningsfeil. Når du arbeider med den, må du sørge for at det ikke er noen synlige ledninger i enden av modulstrengen og at de ikke berører hverandre.
4. Spenningsfall er et problem med LED-installasjoner når LED-installasjonen er koblet i serie i stedet for parallelt.

Evnen til å endre lysstrømmen til Led er gjort mulig takket være et belysningssystem der kombinasjonen av røde, blå og grønne farger kan ha en annen nyanse avhengig av vinkelen på bølgelengden til spekteret. Denne egenskapen gjør den nyttig i flerfargede lysapplikasjoner som brukes til ulike anledninger og i underholdningsindustrien.

Flerfarget RGB LED-stripe er hovedtrenden i 2018-2019. La oss se på hvordan du kobler den riktig, hva en RGB-kontroller og forsterker er og hvorfor de trengs.

Hva er RGB LED stripe

RGB (rød, grønn, blå - rød, grønn, blå) er en LED-stripe som kan endre farge under drift. Hver LED-modul inneholder tre lysdioder - rød, blå og grønn. Ved å endre lysstyrken til hver krystall separat, får du hvilken som helst farge i det synlige spekteret.

Eksternt skiller RGB LED seg fra monocolor bare i antall pinner. Det er 4 av dem - tre av dem for å drive hver enkelt krystall og ett felles pluss.

Det er spesielle LED-strips med fem terminaler. De er merket som LED RGB W (W – hvit). Den femte pinnen er ansvarlig for hvitt lys. Faktum er at i en trefarget diode oppnås hvit farge ved å blande alle tre fargene i like proporsjoner. Dette "hvite" er forskjellig fra rent monolys. Derfor dukket LED-typen opp med en fjerde hvit krystall.

Disse båndene (som monofarge) har flere klasser av støv- og fuktbeskyttelse:

• IP20 – uten beskyttelse, redd for fuktighet og støv;
• IP67-69 – ikke redd for støv, kan brukes i fuktige omgivelser (badekar, akvarium).

Hva du trenger for å koble til en RGB-stripe

La oss finne ut hvordan du kobler en RGB LED-stripe riktig. For et komplett lysskjema trenger vi:

• LED stripe lys;
• kraftenhet;
• RGB-kontroller med fjernkontroll;
• RGB-forsterker (valgfritt).

kraftenhet

Strømforsyningen til LED-stripen må velges under hensyntagen til forventet belastning og dens fremtidige plassering. La oss se på eksemplet med SMD5050 60 led. Strømforbruk – 14,4 W/m.

Med en lengde på 5 meter vil den nødvendige kraften til strømforsyningen være:

5m * 14,4W * 1,25(sikkerhetsfaktor)= 90W

Typer strømforsyninger for LED

Hvis lengden er 15 meter, er strømforsyningen derfor nødvendig 3 ganger kraftigere - 270W. Hvis lengden på båndet er 20, 25 eller flere meter, er det tilrådelig å installere flere strømforsyninger med lavere effekt.

Graden av beskyttelse avhenger av plasseringen av strømforsyningen. Hvis den plasseres i et tørt, lukket rom, er IP20 tilstrekkelig. Hvis i et bad eller andre aggressive forhold, så ikke lavere enn IP67.

RGB-kontroller

Lysstyring utføres gjennom en spesiell kontroller. Den kobles mellom strømforsyningen og LED-ene, og er utstyrt med en kablet eller trådløs fjernkontroll.

RGB-kontroller

Kontrolleren, som strømforsyningen, velges avhengig av den totale effekten til båndet. Med den forskjellen at 25-30% av reserven legges til den nødvendige kraften til strømforsyningen, og kontrolleren velges tett i henhold til strøm.

For eksempel. Du må koble til 10 meter SMD5050 60 led. Effekten på 1 meter er 14,4 W, så vi trenger en kontroller på 144 W.

I henhold til kontrollprinsippet skiller de seg ut: kablet - ofte montert på veggen; trådløst styrt via:

• Infrarød port (IR) – fjernkontrollen må være i sikte;
• radiokanal - lar deg bruke den i hjemmet;
• Wi-Fi – lar deg kontrollere både fra fjernkontrollen og fra en applikasjon på smarttelefonen.

Lysstyring fra smarttelefon

Etter installasjon og tilkobling vil du kunne:

1. Still inn farge manuelt. Både rene farger og blandede nyanser er tilgjengelig.
2. Justering av lysstyrken ligner på en vanlig dimmer (les mer om).
3. Automatiske moduser. Disse inkluderer fargebytte, rask flimring, jevn endring, jevn falming og andre algoritmer.

Hva om strømmen til RGB-kontrolleren ikke er nok til å koble til all belysning (mer enn 20 meter)? Du kan installere 2 kontrollere, men du må styre lyset i ett rom fra to fjernkontroller, noe som er upraktisk og dyrt. Det andre (riktige) alternativet er å bruke en RGB-forsterker.

RGB-forsterker (led-forsterker)

Denne enheten lar deg forsterke og overføre signalet fra kontrolleren videre langs kretsen. Dermed kan du, ved å bruke flere forsterkere, sette sammen en lyskrets av hvilken som helst lengde.

RGB-forsterker (led-forsterker)

Forsterkeren er installert i gapet til båndet og har en separat tilkobling til strømforsyningen (om tilkobling nedenfor). Vi velger kraften basert på resten av båndet, som ikke har nok kontrollerkraft.

Noen tror at en forsterker er nødvendig for å øke lysstyrken og bør brukes selv for en avstand på opptil 5 meter. Dette er grunnleggende feil.

Et godt eksempel. Du må koble til 20m SMD 3528 (14,4 W/m), med en total effekt på 288 W. Vi har kun en kontroller med en effekt på 216 W og en strømforsyning på 300 W. Følgelig trenger du en forsterker:

288 W - 216 W = 72 W

Strømforsyningen er på 300 W, som er nok til å drive kontrolleren og forsterkeren. Hvis strømforsyningen ikke er nok (for eksempel 250W), trenger du en separat strømforsyning til forsterkeren.

Koble til RGB LED stripe

Riktig rekkefølge for tilkobling av kretselementene er som følger:

Riktig tilkoblingsrekkefølge

Huske. Seksjoner av bånd lengre enn 5 meter må kun kobles parallelt.

Hva skjer hvis du kobler den i serie?

For det første vil du merkbart miste lysstyrken på slutten av delen. Selv om lysdioder har svært lav motstand, er det tap. Med en slik lengde vil spenningen på enden være ca 10V. Redusert spenning vil resultere i redusert lysstyrke, allerede merkbar for øyet.

Feil tilkobling
Riktig tilkobling

For det andre er de ledende sporene til båndet designet for en maksimal lengde på 5 m. Ved å koble til 5 til i serie vil sporene overopphetes og belysningen vil mest sannsynlig brenne ut helt i begynnelsen av seksjonen.

Båndene kan kobles til hverandre ved hjelp av lodding eller terminaler. For alternativer med en farge selges to-pinners terminaler (kontakter), for RGB - fire eller fem. Vennligst sjekk dette punktet når du kjøper.

Strømforsyningen er koblet til et 220V nettverk (AC-terminaler, polaritet er ikke viktig), konverterer vekselspenning til direkte 12V (terminaler V+, V-). Når du kobler til følgende kretselementer, er det viktig å observere polariteten.

Tilkoblingsklemmer på strømforsyningen

RGB-kontrolleren kobles til etter strømforsyningen (vedlikeholde polariteten), og RGB-stripen kobles til den. Hver pinne på dekselet er designet for en spesifikk LED-utgang. Hvis du blander dem, vil det ikke skje noe vondt, bare fargene blir blandet sammen.

Terminaler for tilkobling av kontrolleren til lysdiodene

Som et resultat skal den ferdige kretsenheten se slik ut:

Forsterkeren ligner i utseende på kontrolleren, den er koblet separat til strømforsyningen, bare den har ikke en dyse med terminaler, men to. Oftest merket som Led Amplifier, er den installert i tape gapet. Kobles i henhold til diagrammet:

Formål med led forsterkerterminaler

La oss nå analysere koblingsskjemaene for bånd av forskjellig lengde med og uten forsterker, med en eller flere strømforsyninger.

Tilkoblingsskjema for RGB LED stripe uten forsterker

Dette er den enkleste ordningen for å slå på en RGB LED-stripe opptil 5 meter lang gjennom en kontroller med fjernkontroll.

Elektrisk koblingsskjema for RGB-belysning

For å koble til en RGB LED-stripe 10 eller 15 meter lang, sørg for at kontrolleren og strømforsyningen har nok strøm (med en reserve), og koble til i henhold til følgende diagram:

Tilkoblingsskjema 10 eller 15

Tilkoblingsskjema for stripe med RGB forsterker

Vi bruker en forsterker hvis kontrolleren ikke er nok. Hvis strømmen til strømforsyningen lar deg koble til kontrolleren og forsterkeren, bruker vi følgende krets:

Når den totale effekten til kontrolleren og forsterkeren er høyere enn kraften til strømforsyningsenheten, eller det er irrasjonelt å bruke en blokk med slik strøm (stor, veldig varm eller støyende), kobler vi LED-forsterkeren til en separat strømforsyning i henhold til følgende diagram:

Ved å bruke dette opplegget kan du øke den totale lengden på båndet så mye du vil. Alt styres fra én fjernkontroll.

I tillegg til seriekobling, som i eksemplene ovenfor, kan forsterkere kobles parallelt.

Diagram over parallellkobling av flere RGB-forsterkere med én strømforsyning.

Krets med flere parallelle forsterkere med separat strømforsyning.

Opplegg: flere parallelle forsterkere med separate strømforsyninger

Riktig koblingsskjema for 20 meter RGB-tape vises i videoen.

Typiske tilkoblingsfeil

Seriekobling av mer enn 5 meter tape. Dette kan ikke gjøres.

Vri i stedet for lodding av ledninger (eller kontakter). Hvis du ikke vil lodde, bruk kontakter, de er billige.

Unnlatelse av å følge tilkoblingsrekkefølgen: strømforsyning ⇒ kontroller ⇒ bånd ⇒ forsterker ⇒ bånd.

Spar på strømforsyningen ved å kjøpe "rygg mot rygg" når det gjelder strøm. Dessverre er LED både pluss og minus når det gjelder forbrukt watt. Kjøper du en strømforsyning uten 20-25% reserve, vil den slites ut og om et år kjøper du en ny, men med reserve.

Kjøpe en kontroller med overflødig strøm. Det blir ikke verre, men du betaler for mye. Velg effekt 1 til 1 riktig.

Utvalg av meget kraftige bånd og montering uten kjøleribbe. For eksempel bruker SMD5050 120 led/m 28,8 W/m. Med slik kraft varmes lysdiodene opp ganske kraftig og strukturen må monteres på en kjøleribbe - en aluminiumsprofil. Ellers begynner diodene å degraderes, mister strøm og brenner ut.

Ferdiglagde RGB lyspærer til sokkel med fjernkontroll

Det er verdt å nevne separat om ferdige RGB-produkter for E14- eller E27-basen.

Disse potene kommer i en rekke design og design. Inne i lampen inneholder en kompakt driver for strømforsyning fra et 220V-nettverk, en kontroller og trefargede lysdioder.

Den er ikke egnet for fullstendig belysning av rommet, fordi... Det vil ikke være mulig å synkronisere flere lamper til ett system. Brukes som nattlys eller dekor. Forbruk 1-3 W/t. Kostnaden starter fra $3 for Kina.

Gløder kun i rødt - R, grønt - G, blått - B eller hvitt - CW, som regel kobles de direkte til en 12 V eller 24 V DC-kilde R G B LED-stripe, som monokrome, kan også kobles til en likestrømsforsyningsstrøm ved å koble terminalene R, G og B til hverandre.

Men i dette tilfellet vil muligheten til å implementere fargebelysningseffektene som båndet ble laget for, gå glipp av. Derfor, når du installerer fargede LED-striper, installeres vanligvis en elektronisk kontroller i den åpne kretsen mellom strømforsyningen og stripen. Den lar deg automatisk endre fargen og lysstyrken på båndet i en dynamisk modus i henhold til et program spesifisert fra fjernkontrollen.

Bildet viser et elektrisk diagram for tilkobling av en RGB LED-stripe til et 220 V-nettverk Strømforsyningen (adapteren) konverterer en vekselspenning på 220 V til en likestrømspenning på 12 V, som tilføres RGB-kontrolleren gjennom to ledninger , opprettholde polaritet. En LED-stripe kobles til kontrolleren via fire ledninger i henhold til merkingen. For enkel installasjon og reparasjon av LED-belysning er enhetene koblet til hverandre ved hjelp av kontakter.

Elektrisk krets av LED R G B LED SMD-5050

For å koble til, og enda mer reparere, en R G B LED-stripe på et profesjonelt nivå, må du forstå hvordan den fungerer og kjenne den elektriske kretsen og pinouten til lysdiodene som brukes i stripene. Bildet nedenfor viser et fragment av en RGB LED-stripe med et trykt koblingsskjema for LED-krystaller.

Som du kan se i diagrammet, er ikke krystallene i LED-en elektrisk koblet til hverandre. Tre flerfargede krystaller i ett LED-hus danner en triade. Takket være denne designen, ved å kontrollere lysstyrken til hver krystall individuelt, kan du oppnå et uendelig antall LED-glødefarger. Skjermene til mobiltelefoner, navigatorer, kameraer, dataskjermer, fjernsyn og mange andre produkter er bygget på dette prinsippet om fargestyring.

Tekniske egenskaper for SMD-5050 LED er gitt på nettsiden "Handbook of SMD LEDs".

Elektrisk krets av LED R G B stripe på SMD-5050 LED

Etter å ha forstått utformingen av LED-en, er det lett å forstå utformingen av LED-stripen. Øverst på bildet er et fotografi av en arbeidsdel av LED R G B-stripen, og nederst er dens elektriske krets.

Som det fremgår av diagrammet, er kontaktputene med samme navn på LED-stripen, plassert på høyre og venstre side, elektrisk koblet direkte til hverandre. Dermed er det mulig å levere strømspenning til båndet fra hver ende og til neste seksjon av båndet når det er forlenget.

LED-krystallene VD1, VD2 og VD3 med samme glødende farge er koblet i serie. For å begrense strømmen er det installert strømbegrensende motstander i hver av fargekretsene. To av dem er vurdert til 150 ohm, og en er 300 ohm, i en rød krystallkjede. En motstand med en større verdi er installert for å utjevne lysstyrken til alle farger, under hensyntagen til intensiteten av stråling fra LED-krystallen og den forskjellige fargefølsomheten til det menneskelige øyet til forskjellige farger.

Hvordan kutte LED-stripen i biter

Som du sikkert allerede har forstått, består R G B LED-stripe uansett lengde (dette gjelder også monokrome striper) av korte uavhengige segmenter som representerer et ferdig produkt. Det er nok å påføre forsyningsspenning til kontaktputene, og båndet vil avgi lys. For å få et stykke tape med ønsket lengde, er elementære seksjoner koblet til hverandre i samsvar med bokstavmerkingen.

Vanligvis produseres båndet i en lengde på fem meter. Om nødvendig kan den forkortes ved å kutte på tvers langs en linje tegnet i midten av kontaktputene mellom markeringene; noen ganger, på dette stedet, påføres i tillegg et symbolsk bilde av saks. Noen ganger må båndet kuttes for å installeres i vinkel. I dette tilfellet er de kuttede kontaktputene med samme navn koblet til hverandre ved å lodde med biter av ledning.

Måter å kontrollere glødfarge på
R G B LED striper

Det er to måter å kontrollere fargemodusen til en RGB LED-stripe på, ved hjelp av tre brytere eller en elektronisk enhet.

Prinsippet for drift av den enkleste kontrolleren på brytere

La oss se på driftsprinsippet til den enkleste kontrolleren, basert på mekaniske brytere. Som bryter for manuell styring av gløden til R G B-tapen kan du bruke en veggbryter med tre taster, designet for å slå på lysekroner og lamper i et 220 V husholdningsnettverk.Det elektriske koblingsskjemaet vil da se slik ut.

Motstander R1-R3 tjener til å begrense strømmen og kan installeres hvor som helst i strømforsyningskretsen for krystaller av samme farge. Ved å bruke dette skjemaet kan du koble til RGB-bånd designet for en forsyningsspenning på både 12 V og 24 V.

Som det fremgår av diagrammet, er den positive terminalen til strømforsyningen koblet direkte til den positive terminalen på LED-stripen, som er felles for LED-er i alle farger, og den negative terminalen er koblet til R-, G- og B-kontaktene av stripen gjennom en bryter. Ved å bruke en bryter med tre brytere kan du få syv farger tape glød. Dette er den enkleste, mest pålitelige og billigste måten å kontrollere glødefargene på en RGB-tape.

Driftsprinsippet til den elektroniske kontrolleren

For å oppnå et uendelig antall glødefarger på RGB-båndet og i automatisk modus endre verdien av lysstrømmen dynamisk, i stedet for brytere, brukes en elektrisk enhet, som kalles en RGB-kontroller. Den er inkludert i den åpne kretsen mellom strømforsyningen og RGB-tapen. Vanligvis inkluderer kontrollersettet en fjernkontroll som lar deg fjernstyre driftsmodusen, og som et resultat lysmodusen til LED-stripen.

Siden driften av en LED-stripe vanligvis krever en likespenning på 12 V (sjeldnere 24 V), for å koble den til en 220 V AC-strømforsyning, brukes en strømforsyning eller adapter som konverterer AC-spenning til DC-spenning, som er koblet til via en avtakbar tilkobling som leveres til kontrollenheten.

La oss se på driftsprinsippet til en RGB-kontroller ved å bruke eksemplet på den enkleste og mest brukte kontrolleren, modell LN-IR24. Den består av tre funksjonelle enheter - en RGB-kontrollkontroller, strømbrytere og en infrarød sensorbrikke (IR). Styrebrikken er programmert med den nødvendige driftsalgoritmen for LED-stripen. Kontrollerbrikken styres av et signal som kommer fra IR-sensorbrikken. IR-sensoren mottar et kontrollsignal når du trykker på knapper på fjernkontrollen.

Forsyningsspenningen til LED-stripen styres ved hjelp av tre felteffekttransistorer som opererer i svitsjemodus. Når et signal fra RGB-kontrollkontrolleren IC når porten til transistoren, åpnes dens dreneringskilde-kryss og strømmen begynner å flyte gjennom LED-ene, noe som får dem til å sende ut lys. Lysstyrken til LED-ene styres av høyfrekvente endringer i pulsbredden til den tilførte forsyningsspenningen (pulsbreddemodulasjon).

Velge strømforsyning og kontroller for RGB-tape

Strømforsyningen til RGB LED-stripen må velges basert på forsyningsspenning og strømforbruk. De mest populære er LED-strips for en likespenning på 12 V. Strømforbruk i kretsene R, G og B kan finnes fra etiketten eller bestemmes uavhengig ved hjelp av referansedataene for lysdioder presentert i tabellen på sidesiden Referansetabell over parametere av populære SMD LED-er. Det er vanlig å angi strømforbruket til et bånd per meter av lengden.

La oss se på et eksempel på hvordan du bestemmer strømforbruket til en RGB-stripe av ukjent type for en forsyningsspenning på 12 V. Du må for eksempel velge en strømforsyning og kontroller for en RGB-stripe på 5 m. Den første ting du må gjøre er å finne ut hvilken type RGB-lysdioder som er installert på stripen. For å gjøre dette, mål bare størrelsen på sidene på LED-en. La oss si at det viser seg å være 5 mm × 5 mm. Fra tabellen fastslår vi at denne størrelsen er for en LED av typen LED-RGB-SMD5050. Deretter må du telle antall LED-hus per meter lengde. La oss si at det er 30 stykker.

En LED-krystall bruker en strøm på 0,02 A, tre krystaller er plassert i ett tilfelle, derfor vil det totale strømforbruket til en LED være 0,06 A. Det er 30 LED-er per meter lengde, multipliser strømmen med mengden 0,06 A × 30 = 1,8 A. Men diodene er koblet tre i serie, noe som betyr at det reelle strømforbruket til en meter bånd vil være tre ganger mindre, det vil si 0,6 A. Lengden på båndet vårt er fem meter, derfor er den totale strømforbruket vil være 0,6 A × 5 m = 3 A.

Beregninger har vist at for å drive et R G B-bånd som er fem meter langt, trenger du en strømforsyning eller nettverksadapter med en DC-utgangsspenning på 12 V og en laststrøm på minst 3 A. Strømforsyningen må ha en strømreserve, så en adaptermodell APO12-5075UV ble valgt, designet for en belastningsstrøm på opptil 5 A. Når du velger en strømforsyning, må du ta hensyn til at utgangskontakten må samsvare med RGB-kontakten til kontrolleren.

Når du velger en kontroller, er det nødvendig å ta hensyn til at strømforbruket på en enkelt kanal R, G eller B vil være tre ganger mindre. Derfor, for vårt tilfelle, må vi ta en kontroller designet for en spenning på 12 V og en maksimal tillatt belastningsstrøm per kanal på minst 3 A/3=1 A.

For eksempel oppfyller kontrolleren LN-IR24B R GB disse kravene. Den er designet for en belastningsstrøm på opptil 2 A (du kan koble til opptil 10 meter RGB-tape). Lar deg slå båndet av og på, velge 16 statiske farger og 6 dynamiske moduser eksternt, fra en avstand på opptil åtte meter, ved hjelp av en elegant fjernkontroll. Forsyningsspenningen til kontrolleren leveres fra strømforsyningen eller nettverksadapteren ved hjelp av en koaksial DC-kontakt. R G B-kontrolleren LN-IR24B er lett og har små totaldimensjoner.

Utseendet til LED-stripebelysningssettet utarbeidet basert på beregningsresultatene er vist på bildet. Settet inkluderer en strømforsyning modell APO12-5075UV, R G B kontroller LN-IR24B med fjernkontroll og R G B LED stripe.

Hvis du trenger å koble til flere fem meter lange R G B-striper, trenger du en kraftigere kontroller, for eksempel CT305R, som lar deg levere strøm opptil 5 A til lysdioder i samme farge. Denne kontrolleren kan styres ikke bare ved hjelp av en fjernkontroll, men også via et nettverk fra en datamaskin, og gjør dermed R G B-belysning til farger og musikalsk akkompagnement når du lytter til musikk.

Det er uakseptabelt å koble LED-striper lengre enn fem meter i serie, siden de strømførende banene til selve stripen har et lite tverrsnitt. En slik tilkobling vil føre til en reduksjon i lysstrømmen på en seksjon av bånd som overstiger en lengde på fem meter. Hvis du trenger å koble til flere fem meter lange LED-striper, er lederne til hver av dem koblet direkte til kontrolleren.

I kraftige kontrollermodeller brukes terminalblokker til å koble til eksterne enheter, der ledningene er klemt med en skrue. Det skal være merking ved siden av terminalene. INPUT (IN) betyr inngang; en ekstern strømforsyning er koblet til disse terminalene, hvorfra forsyningsspenningen tilføres selve kontrolleren og LED-stripene. Polariteten er indikert med tilleggstegn "+" og "-". Unnlatelse av å følge riktig polaritet når du kobler til strømforsyningen, kan skade kontrolleren.

Gruppen av terminaler for tilkobling av R G B-bånd er merket OUTPUT (OUT) og betyr utgang. Fargene er betegnet med bokstavene R (rød), G (grønn), B (blå) og V+ (dette er den vanlige ledningen til en hvilken som helst annen farge). Fargede ledninger kommer vanligvis også fra båndet, og det er nok å bare koble dem farge til farge.

Jeg legger merke til at du med hell kan koble en monokrom LED-stripe til en hvilken som helst RGB-kontroller som matcher strømmen. Da vil det være mulig å bruke fjernkontrollen til å endre modus for gløden - slå den på, av, endre lysstyrken, still inn en dynamisk modus for å endre lysstyrken.

LED-strips, som gjør det mulig å oppnå en rekke lyseffekter, er mye brukt for å skape ulike belysnings- og belysningsmuligheter i hverdagen, på kontorer, i kulturtilbud og på gata.

En LED-stripe er en bøybar tavle som lysdioder er plassert på.

Lengden på diodestrimler er vanligvis fem meter, bredde fra åtte til tjue millimeter.

De selges viklet på plastsneller.

LED-stripen er delt inn i separate seksjoner som består av flere dioder. Hvis det er behov for å justere lengden på RGB LED-stripen, er det mulig å koble den fra langs stripen som går gjennom kontaktforbindelsespunktene og merket med bildet av saks.

Antall elementer på dette fragmentet avhenger av typen produkt, og etter å ha koblet det til en strømkilde, vil det forbli i drift.

Bildet viser hvor du kan kutte RGB-tapen

Du kan kombinere biter av tape ved hjelp av en kontakt. For å gjøre dette må du plassere endene med kontakter i kontakten og lukke dekselet.

Kombinere biter av tape ved hjelp av en kontakt

I dette tilfellet må polariteten overholdes.

Denne forbindelsen kan også gjøres ved hjelp av lodding. Ledningene må isoleres.

Diagram av et fungerende fragment av en RGB-stripe

Den vanligste bruken av diodestrips er med SMD5050 dioder.

For å koble til en RGB-strimmel, må du sørge for en strømforsyning, en kontroller og (hvis det er nødvendig å koble til flere diodestrips) en forsterker.

For å koble til en RGB-stripe, må du klokt velge en strømforsyning i henhold til strøm og spenning. Kobling av dette båndet til en 220 V inngangsspenning (uten strømforsyning) vil føre til umiddelbar feil.

LED-strips er designet for å fungere fra en 12 V eller 24 V DC-kilde.Strip-etikettene inneholder informasjon om driftsparametere.

Strømmen som forbrukes av båndet er alltid angitt som den som faller på et ferdig fragment som er 1 meter langt. Strømmen som forbrukes av hver fargekrets kan alltid finnes i oppslagsverk.

Hvis ingen parametere for båndet (bortsett fra forsyningsspenningen) er kjent, kan alt beregnes. Du kan forstå metoden for å beregne strømforbruk og velge en strømforsyning ved å bruke eksempelet på en konvensjonelt ukjent standardstørrelse på en fem meter lang farge LED-stripe som opererer ved en spenning på 12 V.

For å bestemme alle de ukjente parametrene, må du først måle lengden på sidene til LED-en.

La oss si at det er 5 x 5 millimeter. I LED-referansebøker tilsvarer disse geometriske dimensjonene RGB SMD5050 LED. Deretter må du finne ut hvor mange av dem som er plassert per 1 m. La oss anta at det er 30 av dem.

En av de tre LED-krystallene står for en strøm på 0,02 A, noe som betyr at hele LED-en, bestående av tre krystaller, bruker 0,06 A.

Antall lysdioder på ett beregnet segment er 30 stykker. Derfor, multipliserer du den resulterende strømstyrken på 0,06 A med 30 stykker, får du 1,8 A (0,06 x 30 = 1,8).

Men siden det lages en serieforbindelse mellom hver tre dioder, er strømmen som går gjennom 1 meter bånd 3 ganger mindre og utgjør 0,06 A.

Følgelig er strømmen som forbrukes av hele båndet 3 A (0,06 A x 5 m = 3 A).

Ved å utføre enkle beregninger, ble det funnet at i tilfellet diskutert ovenfor, kreves det en likestrømsforsyning med en utgangsspenning på 12 V, som støtter en belastning på mer enn 3 A (med en margin på omtrent 30 prosent). Derfor viste UV-adapteren APO12-5075, vurdert for belastninger opptil 5 A, å være et passende alternativ.

Hvis spenningen ved utgangen av strømforsyningen strengt tatt tilsvarer den beregnede, vil strømkilden i dette tilfellet alltid fungere under ekstremt vanskelige forhold. Derfor vil levetiden reduseres betydelig.

Kontrolleren er nødvendig for å koble til LED-strips og brukes til å regulere fargen og lysstyrken til enheten. Den må kobles på den ene siden til strømforsyningen, på den andre - til LED-kretsen.

Om nødvendig kan en krets for å koble RGB-stripen direkte til strømforsyningen (uten kontroller) brukes. For å gjøre dette må du koble den positive ledningen til båndet til den positive kontakten til driveren og feste tre fargetråder samtidig til den negative kontakten, koble dem sammen.

Men med denne tilkoblingen av LED RGB-stripen vil det være mulig å oppnå kun én farge LED-glød uten mulighet for å justere den.

Ved beregning ble det funnet at den totale strømmen som forbrukes av hele båndet er 3 A. Men strømmen til hvert fargespor er tre ganger mindre enn denne verdien.

Derfor, for at LED-stripen skal fungere i normal modus, er det nødvendig at strømmen ved utgangskontaktene til kontrolleren (som er beregnet for å koble til fargestrimler R, G, B) skal være en tredjedel av strømmen som kommer fra strømforsyningen.

Det følger at i tilfellet vi vurderer, er det nødvendig å bruke en kontroller med en spenning på 12 V og en belastningsstrøm på 1 A på kanalene R, G og B.

I henhold til disse parametrene kan du velge LN-IR24B-kontrolleren, som er utstyrt med en fjernkontroll som opererer i radiofrekvensområdet.

Hele settet (valgt ved beregning) av komponenter som sikrer driften av LED-stripen i normal modus

Nedenfor er et diagram over tilkobling av en 5 meter lang LED RGB-stripe via en strømforsyning og kontroller.

L – kontakt for tilførsel av fasespenning til 220 V-nettverket;

N – kontakt for tilkobling av nøytral ledning;

PE – kontakt for jordledning.

Ledningene til fargekanalene R (rød), G (grønn), B (blå) er koblet til terminalene merket med de tilsvarende bokstavene på kontrolleren.

Hvis denne betingelsen ikke er oppfylt, vil ikke lysdiodene miste evnen til fargeglød, men når du prøver å justere ønsket fargeområde vil det oppnås farger som ikke samsvarer med markeringene på kontrollpanelet.

Inngangsspenningen på 220 V leveres til kontaktene L og N på strømforsyningen.

Den likerettede og konverterte 12 V-spenningen går til +V- og –V-kontaktene til strømforsyningen, hvoretter den tilføres gjennom tilkoblingsledningene til kontrollerens inngangskontakter med samme navn.

Utgangen til denne enheten har tre linjer merket R, G og B, som tjener til å koble fargekanalene til LED-stripen til kontrolleren.

Kontakt +V – for den felles positive ledningen.

Hvis strømmen til strømforsyningen og kontrolleren lar deg koble til en RGB-stripe på opptil ti meter, kan dette gjøres ved å koble to ledninger som går til 2 forskjellige striper til de tilsvarende utgangsterminalene på kontrolleren, og dermed koble dem parallelt kl. kontrolleren kontaktene. Det vil si at to ledninger er koblet til en kontakt på en gang. Men å bruke en slik ordning anbefales ikke. Hvis det er en feil ved beregning av kraften til strømforsyningen og kontrolleren, kan det hende at det ikke er nok strøm til det ekstra båndet.

Utseendet til kontrolleren og ledningene koblet til den fra to RGB-striper

Seriekobling av flere bånd uten bruk av tilleggsutstyr brukes ikke, fordi som følge av spenningsfallet på båndet vil områdene lengst fra kontrollutstyret lyse svært svakt eller ikke i det hele tatt.

For å koble til en LED-stripe med en lengde på 5 meter eller mer, er det nødvendig å bruke en forsterker og en ekstra strømforsyning ved hver seksjon. En forsterker er en enhet som forsterker kontrollsignalet.

Hvis strømmen til strømforsyningen og kontrolleren ikke er nok til å koble til to eller flere bånd, brukes et koblingsskjema med forsterkere og det legges til ytterligere strømforsyninger som tilsvarer parametrene til hvert enkelt bånd.

Koble til fire RGB-diodestrips ved hjelp av sin egen forsterker og strømforsyning for hver stripe. Her er forsterkerne koblet til kontrolleren parallelt

Hvis kontrolleren har en strømreserve (innenfor 30 prosent), er det mulig å lage en krets som eliminerer bruken av forsterkere. Hver tape er koblet til kontrolleren parallelt og en kraftig strømforsyning felles for alle komponentene er installert. Derfor er det nødvendig med tvungen ventilasjon.

Dette skaper ubehag på grunn av støyen som genereres av viften.

Det vedlagte diagrammet forklarer hvordan du kobler LED-stripen parallelt og i serie.

Her er kun den første RGB-stripen koblet parallelt til kontrolleren.

Enhver påfølgende kobles i serie til den forrige gjennom en forsterker.

Forsterkerenheter er koblet til et 220 V-nettverk gjennom individuelle strømforsyninger.

Tilkoblingsskjemaene for RGBW-bånd ligner på koblingsskjemaene for RGB-bånd. Forskjellen ligger i behovet for å bruke en RGBW-kontroller, som har en ekstra "hvit" fargeutgang. Med dette båndet kan du lage de mest interessante fargeskjemaene.

Flerfargede lysdioder, eller RGB som de også kalles, brukes til å vise og skape dynamisk skiftende fargebelysning. Faktisk er det ikke noe spesielt med dem, la oss finne ut hvordan de fungerer og hva RGB LED-er er.

Intern organisasjon

Faktisk er en RGB LED tre ensfargede krystaller kombinert i ett hus. Navnet RGB står for Rød - rød, Grønn - grønn, Blå - blå, i henhold til fargene som hver krystall sender ut.

Disse tre fargene er grunnleggende, og ved å blande dem dannes en hvilken som helst farge; denne teknologien har lenge vært brukt i TV og fotografering. På bildet ovenfor kan du se gløden til hver krystall individuelt.

På dette bildet ser du prinsippet om å blande farger for å få alle nyanser.

Krystaller i RGB LED kan kobles til i henhold til følgende skjema:

Med felles anode;

Med en felles katode;

Ikke tilkoblet.

I de to første alternativene vil du se at LED-en har 4 pinner:

Eller 6 konklusjoner i sistnevnte tilfelle:

Du kan se på bildet at det er tre krystaller som er godt synlige under linsen.

Spesielle monteringsputer selges for slike lysdioder, og pin-tilordningene er til og med angitt på dem.

RGBW LED-er kan ikke ignoreres; forskjellen deres er at det i huset deres er en annen krystall som sender ut hvitt lys.

Naturligvis kunne vi ikke klare oss uten striper med slike lysdioder.

Dette bildet viser en stripe med RGB-lysdioder, satt sammen i henhold til en krets med en felles anode; glødeintensiteten justeres ved å kontrollere "-" (minus) til strømkilden.

For å endre fargen på et RGB-bånd, brukes spesielle RGB-kontrollere - enheter for å bytte spenningen som leveres til båndet.

Her er RGB SMD5050 pinout:

Og båndene, det er ingen spesielle funksjoner ved å jobbe med RGB-bånd, alt forblir det samme som med enfargede modeller.

Det finnes også kontakter for tilkobling av LED strips uten lodding.

Her er pinouten til en 5 mm RGB LED:

Hvordan fargen på gløden endres

Fargejustering utføres ved å justere lysstyrken på strålingen fra hver av krystallene. Vi har allerede sett på.

En RGB-kontroller for tape fungerer på samme prinsipp; den inneholder en mikroprosessor som kontrollerer den negative terminalen til strømkilden - kobler til og kobler den fra kretsen til den tilsvarende fargen. Vanligvis følger en fjernkontroll med kontrolleren. Kontrollere kommer i forskjellige kapasiteter, størrelsen deres avhenger av dette, fra en slik miniatyr.

Ja, en så kraftig enhet i et tilfelle på størrelse med en strømforsyning.

De er koblet til båndet i henhold til følgende skjema:

Siden tverrsnittet av sporene på båndet ikke tillater å koble neste seksjon av båndet i serie med det, hvis lengden på den første overstiger 5 m, må du koble den andre seksjonen med ledninger direkte fra RGB-kontrolleren .

Men du kan komme deg ut av situasjonen og ikke trekke ytterligere 4 ledninger 5 meter fra kontrolleren og bruke en RGB-forsterker. For at det skal fungere, må du bare strekke 2 ledninger (pluss og minus 12V) eller gi strøm til en annen strømforsyning fra nærmeste 220V-kilde, samt 4 "informasjons"-ledninger fra forrige seksjon (R, G og B) de er nødvendig for å motta kommandoer fra kontrolleren, slik at hele strukturen lyser likt.

Og neste segment er allerede koblet til forsterkeren, dvs. den bruker signalet fra forrige bånd. Det vil si at du kan drive båndet fra forsterkeren, som vil være plassert rett ved siden av, og dermed spare penger og tid på å legge ledninger fra den primære RGB-kontrolleren.

Vi justerer RGB-ledet med egne hender

Så det er to alternativer for å kontrollere RGB-lysdioder:

Her er en versjon av kretsen uten bruk av Arduino og andre mikrokontrollere, med tre CAT4101-drivere som er i stand til å levere strøm opp til 1A.

Nå er imidlertid kontrollerene ganske billige, og hvis du trenger å regulere LED-stripen, er det bedre å kjøpe et ferdig alternativ. Kretser med Arduino er mye enklere, spesielt siden du kan skrive en skisse som du enten vil angi fargen manuelt med, eller valget av farger vil være automatisk i henhold til en gitt algoritme.

Konklusjon

RGB LED-er gjør det mulig å skape interessante lyseffekter; de brukes i interiørdesign, som bakgrunnsbelysning for husholdningsapparater og for å utvide TV-skjermen. Det er ingen spesielle forskjeller når du arbeider med dem fra konvensjonelle lysdioder.