Источник: Перечень экономических планов необходимых для создания бизнеса.
Обычные светодиоды уверенно заняли свою нишу и серьезно потеснили традиционные осветительные приборы. Параллельно с этим, расширяют сферу деятельности многоцветные, или RGB светодиоды. Они способны работать группами и создавать различные виды управляемой подсветки. Например, с микроконтроллером они могут образовать движущиеся изображения. Возможности РГБ диодов велики и еще не раскрыты полностью. Рассмотрим их внимательнее.
Как устроены 3 цветные LED диоды
С точки зрения конструкции, RGB LED — это три цветных светодиода, установленные в один корпус, или, как говорят специалисты, на одной матрице. Обычные виды мощных осветительных приборов содержат три чипа одного цвета. У многоцветных используются красный, зеленый и синий кристаллы (английское Red Green Blue образует аббревиатуру, обозначающую трехцветные светодиоды).
Каждый из них имеет самостоятельное подключение к источнику питания, поэтому вместо обычных двух выводов у них как минимум 4 контакта — по одному на каждый кристалл и один общий. Это позволяет задействовать один из трех чипов, создавать различные сочетания, менять и смешивать цвета в группе. Если режим подключения отдельных кристаллов упорядочить с помощью микроконтроллера, можно получить массу интересных световых эффектов. Подобные технологии известны давно и используются в цветной печати, в устройстве цветных телевизоров и т.п.
RGB
С бумажной печатью всё понятно, но с отображением на экране всё иначе. Дело в том, что экран — это куча светящихся пикселей, которые работают по другому принципу. Если при печати мы не поставим на бумагу ни одну каплю краски, она останется белой. А вот если мы не включим на экране ни один пиксель, то он останется чёрным. Всё дело в том, что бумага отражает свет, а экран — наоборот, излучает его.
Каждый пиксель на экране монитора состоит из трёх субпикселей — красного, зелёного и синего.
Субпиксели в матрице экрана компьютера или смартфона
На бумаге при смешивании чернил мы получали более тёмные цвета. А на экране всё наоборот: при смешивании мы получаем более яркие и более светлые цвета. Это происходит потому, что при смешивании у нас увеличивается количество светящихся пикселей и количество света, который видит глаз.
В итоге цвета в RGB могут быть более вырвиглазными, яркими, сочными и контрастными — ведь вы не отражаете, не поглощаете, а излучаете цвет.
А если все три субпикселя будут светиться со стопроцентной яркостью, то мы увидим белый цвет:
Виды
Существует несколько разновидностей RGB светодиодов:
- элементы с общим катодом, которые управляются положительными сигналами, подаваемыми на аноды чипов. Такие элементы маркируются буквами CA;
- с общим анодом. Комaнды на изменение режима работы идут на катоды элементов. Маркировка CC;
- собственной парой контактов для каждого кристалла (6 выводов).
Такое разнообразие вариантов создавалось для облегчения процессов управления группами устройств. Наибольшую самостоятельность демонстрирует третья группа — с 6 выводами. Единый стандарт на распиновку так и не принят, поэтому в каждом случае необходимо определять тип полярности RGB светодиодов.
Подключение
Самым простым способом присоединения RGB светодиодов к источнику питания считается подключение к микроконтроллеру Arduino. Общий вывод (обычно он самый длинный) припаивается к контакту «Gnd», а остальные присоединяют к соответствующим точкам, отмеченным как D12, D10 и D9. Напрямую паять контакты нельзя, каждый из них (кроме общего) должен иметь токоограничивающий резистор.
При подключении светодиода с общим анодом используется отрицательный контакт «Gnd», расположенный в том же ряду, что и катоды. Если используется подключение с общим катодом, используется плюсовой контакт «Gnd» с противоположного ряда.
Управление RGB светодиодом на Ардуино
Для этого занятия нам потребуется:
Модуль «RGB светодиод» можно подключить напрямую к плате, без проводов и макетной платы. Подключите модуль с полноцветным RGB светодиодом к следующим пинам: Минус — GND, B — Pin13, G — Pin12, R — Pin11 (смотри первое фото). Если вы используете RGB LED (Light Emitting Diode), то подключите его по схеме на фото. После подключения модуля и сборки схемы на Ардуино загрузите скетч в плату.
Скетч для мигания RGB светодиодом на Ардуино
Пояснения к коду:
Управление
Управление работой RGB светодиодов проще всего осуществлять с помощью микроконтроллера Ардуино. Изменение цветности происходит путем смешивания двух или трех цветов в разных соотношениях. Если все чипа горят на полную яркость, результатом будет белый цвет свечения. Для изменения оттенка и получения нужных цветов необходимо контролировать яркость каждого кристалла. Это делается методом широтно-импульсной модуляции. На управляющие контакты подаются сигналы прямоугольной формы с разной скважинностью. Чем шире пик (или ниже скважинность), тем ярче светится кристалл.
Есть способы управления RGB светодиодами аналоговыми методами. Собирается схема на транзисторах, которые регулируют яркость соответствующих кристаллов. В обоих случаях важно правильно определить полярность светодиодов, иначе ожидаемого эффекта не будет.
Устройство и назначение RGB светодиода
Для отображения всей палитры оттенков вполне достаточно три цвета, используя RGB синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). RGB палитра используется не только в графических редакторах, но и в сайтостроении. Смешивая цвета в разной пропорции можно получить практически любой цвет. Преимущества RGB светодиодов в простоте конструкции, небольших габаритах и высоком КПД светоотдачи.
RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор. Кроме того, модуль RGB LED Arduino может сразу монтироваться на плате и иметь встроенные резисторы — этот вариант более удобный для занятий в кружке робототехники.
Фото. Распиновка RGB светодиода и модуль с RGB светодиодом для Ардуино
Распиновка RGB светодиода указана на фото выше. Заметим также, что для многих полноцветных (трехцветных) светодиодов необходимы светорассеиватели, иначе будут видны составляющие цвета. Далее подключим трехцветный светодиод к Ардуино и заставим его сначала мигать разными цветами, а затем плавно переливаться разными цветами с помощью «широтно импульсной модуляции».
RGBW светодиоды
Получить чистый белый свет на стандартных RGB устройствах достаточно сложно. Проблема заключается в регулировке яркости. Если нужен белый, но довольно тусклый оттенок, приходится очень точно настраивать питание трех кристаллов. Учитывая, что каждый из них имеет собственный номинал напряжения, изменяющийся нелинейно, получать неяркие тона — сложная задача.
Для упрощения процесса и увеличения возможностей светодиодов выпускают четырехцветные, или RGBW устройства (от английского Red, Green. Blue и White). Дополнительный белый чип снимает нагрузку с контроллера, облегчает расчеты и увеличивает качество цветопередачи. Питание таких устройств обеспечивается специальными контроллерами с инфpaкрасными ПДУ.
Цветовая модель RGB или CMYK для печати фотографий? Выбираем правильно
Если вы хоть единожды задумались о том, почему цвета на ваших фотографиях при печати выглядят немного иначе, чем на мониторе, — пришло время подробнее узнать об RGB и CMYK. В этой статье мы расскажем, в чем различия этих двух цветовых моделей и как правильно выбрать между RGB или CMYK, чтобы получить качественные изображения при печати.
Не стоит удивляться, если напечатанная фотография будет отличаться от той, которую вы видели на экране компьютера. Цвета по-разному проявляются на разных материалах. Цветовые модели и используются для того, чтобы объяснить поведение света на различных материалах. Наиболее распространены модели RGB и CMYK.
- RGB (Red — красный; Green — зеленый; Blue — синий) — это цветовая модель, которая определяет, как ведут себя светоизлучающие объекты, такие как лампочки, например. Данная модель аддитивна: когда вы смешиваете три основных цвета, получаете белый цвет.
- CMYK — модель, которая определяет, как разные цвета красок или чернил взаимодействуют друг с другом. Аббревиатура обозначает голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow) и ключевой (Key/Black — он же черный). Это вычитающая модель, то есть когда вы комбинируете чернила с упомянутыми тонами, вы получаете черный цвет.
Цель использования цветовых моделей — обеспечить точность передачи тонов при печати цифровых файлов. Очень важно, чтобы то, что вы видите на экране, соответствовало тому, что вы видите на бумаге. Большинство программ для редактирования фотографий, таких как Photoshop, имеют цветовые модели CMYK и RGB для цифровых и печатных работ соответственно. Вы должны знать, какой носитель будете использовать для отображения изображений, чтобы получать наиболее точный вариант.
RGB
Если вы посмотрите на цифровой экран, то обнаружите, что он состоит из красных, зеленых и синих точек. Для отображения определенных тонов и оттенков каждая точка меняет свой световой поток, чтобы получить нужный цвет. Чтобы создать белый, на экране ярко загораются все точки RGB. Для черного они не загораются вообще.
Для отображения других цветов на экране используются определенные комбинации красного, зеленого и синего цветов. Например, для создания пурпурного цвета светятся красный и синий, а зеленый — нет.
Все цифровые экраны используют RGB. Но существует множество типов дисплеев, от AMOLED до ЖК-дисплеев, что создает несогласованность цветов.
AMOLED похожи на крошечные лампочки, излучающие свет. Между тем ЖК-дисплеи сами по себе не излучают свет. Следовательно, им требуется белая подсветка для отображения цвета.
У обеих систем есть свои плюсы и минусы. Например, AMOLED-дисплеи создают более яркие тона. Но в то же время ЖК-дисплеи гораздо лучше отображают белый цвет. Технология AMOLED часто встречается на экранах телевизоров и телефонов. Между тем ЖК-дисплеи чаще используют в дисплеях и мониторах ноутбуков.
На изображении ниже вы можете увидеть различия в цветопередаче телефона и ноутбука с отображением одной и той же фотографии. У компьютера ЖК-экран, у телефона — AMOLED.
Чтобы экран отображал точные цвета, его необходимо откалибровать. Покупка экрана со 100% охватом sRGB будет большим подспорьем. Другими словами, он должен иметь возможность отображать весь спектр цветов RGB. И, если вы планируете регулярно печатать свои работы, вам также понадобится дисплей с расширенным цветовым охватом. Такой экран может отображать цвета изображений, которые позже будут напечатаны.
CMYK
CMYK часто используется для печати. Если вы посмотрите на свой принтер, вы увидите, что в нем используются чернильные картриджи CMYK. Часто CMY находится в одном картридже, а K (черный) — в другом.
В некотором смысле CMYK работает так же, как RGB. Он использует определенные комбинации основных цветов для создания тысяч тонов. Но поскольку CMYK используется для печати, процесс создания цветов немного отличается.
Теоретически комбинация голубого, пурпурного и желтого создает черный цвет — точно так же, как сочетание RGB создает белый цвет. Но, чтобы экономить чернила, гораздо лучше использовать вместо него ключевой цвет (черный). А поскольку CMYK не может воспроизводить белый цвет, принтеры используют белый цвет бумаги для отображения этого конкретного цвета.
Отображение цветов с использованием CMYK также отличается от RGB. Вместо использования точек он часто накладывает один слой чернил поверх другого для получения различных тонов. Для создания других цветов применяется та же концепция, что и в RGB. Например, сочетание голубого и пурпурного дает синий цвет. Между тем, желтый и голубой создают зеленый.
Как и экраны RGB, различные процессы печати также отличаются по способу применения CMYK. Различные варианты включают офсетную печать в цифровую форму. Photoshop иногда включает модели CMYK, которые применяются к определенным коммерческим принтерам.
Итак, если вы работаете с профессиональными лабораториями печати, лучше уточнить у технических специалистов, какую именно модель они используют.
Когда следует использовать RGB или CMYK?
RGB — это цветовой профиль по умолчанию для отображения цифровых изображений. Так что, если вы не планируете печатать снимки, нет причин вообще переключаться. Однако вам нужно будет использовать CMYK, если вы хотите опубликовать свою работу. Если вы этого не сделаете, получите неточные цвета.
Как преобразовать RGB в CMYK?
Если вы работаете с цифровым изображением, то его цветовая модель, скорее всего, по умолчанию — RGB. Чтобы убедиться, что в вашем файле используется RGB, вы можете перейти на вкладку Image в Photoshop. Когда появится раскрывающееся меню, перейдите в Mode и проверьте, какая модель там отмечена.
Если изображение необходимо будет распечатать, вам нужно будет преобразовать его цветовую модель. Чтобы преобразовать файл RGB, перейдите в Edit. Затем нажмите Convert to Profile.
Теперь нажмите на поле Destination Space (Целевое пространство).
Как видите, вам доступно множество вариантов цветовых моделей. В большинстве случаев лучшим вариантом по умолчанию является вариант Working CMYK U.S. Web Coated (SWOP) v2. Она работает с обычными офисными и домашними принтерами.
Как упоминалось ранее, если вы работаете в профессиональной лаборатории печати, лучше всего будет уточнить, какой именно тип модели CMYK там используется. Таким образом, вы можете гарантировать получение точных цветов.
Теперь давайте посмотрим, чем отличаются RGB и CMYK.
Изображение с использованием профиля RGB
Изображение с профилем CMYK
Цветовые вариации могут быть настолько тонкими, что вы едва их заметите. Но версия в CMYK выглядит немного более блеклой и тусклой, чем RGB. Если вы используете свое изображение для печати, это приемлемо. Но если вы собираетесь опубликовать его в Интернете, даже такие небольшие изменения могут повлиять на общее качество. Это опять же связано с бОльшим цветовым охватом RGB по сравнению с CMYK.
Заключение
Если вы собираетесь печатать свои работы, вы должны хорошо изучить разницу между моделями RGB и CMYK. Только так вы не получите сумасшедших тонов при публикации фотографий в журнале, например. Но если вы хотите сохранить свою работу на компьютере, нет причин конвертировать файлы в CMYK. RGB — идеальный дефолтный вариант.
Применение
Все RGB светодиоды применяются для декорирования и оформления объектов. Они выполняют разные задачи:
- создают подсветку рекламы;
- световые эффекты на концертных площадках;
- оформление развлекательных мероприятий;
- украшение и парадная подсветка зданий;
- декорирование фонтанов, памятников, мостов и т.д.
Интересно! Кроме этого, входит в моду световое оформление интерьеров помещений, в котором активно используются дизайнерские многоцветные решения. При изменении оттенка свечения визуально меняется цвет мебели, помещение получает новый, непривычный облик.
RGB светодиод — принцип работы и виды цветных LED. Многоцветные RGBW
В основе идеи создания трехцветного светодиода лежит оптический эффект получения разнообразных оттенков путем смешивания 3-х базовых цветов. В качестве базовых цветов обычно используются красный (R), зеленый (G) и синий (B). Поэтому был создан именно rgb светодиод.
Как устроены 3 цветные led диоды
Конструктивно трехцветный светодиод представляет собой 3 цветных светодиода, смонтированных в общем корпусе, а если быть более точным, 3 кристалла, интегрированных на одной матрице. На рис.1 представлена микрофотография интегрального rgb светодиода. Цветные квадраты на фото – это кристаллы основных цветов.
Виды
Для адаптации к разным вариантам схемы управления, ргб диоды производятся в нескольких модификациях:
- Исполнение с общим катодом
- Исполнение с общим анодом
- Без общего анода или катода, с шестью выводами
В первом случае светодиод управляется сигналами положительной полярности, поступающими на аноды, во втором – отрицательными импульсами, подаваемыми на катоды. Третья модификация исполнения допускает любые варианты коммутации и выпускается обычно в виде SMD компонента.
Подключение
В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом.
Ниже схема с общим анодом:
Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V).
Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.
Управление
Включение светодиода происходит при прохождении прямого тока, когда анод подключен к плюсу, катод к минусу. Многоцветный спектр излучения можно получить, изменяя интенсивность свечения каналов (RGB). Результирующий оттенок определяется соотношением яркостей отдельных цветов. Если все 3 цвета одинаковы по интенсивности свечения, результирующий цвет получается белым.
На цифровых выходах платы Arduino формируются периодические прямоугольные импульсы напряжения, как на рисунке 4., с изменяемой скважностью.
Для тех, кто забыл. Скважностью называется отношение длительности периода следования импульсов к длительности импульса.
Чем ниже скважность импульсов канала, тем ярче свечение соответствующего led диода. Программа управления скважностью импульсов цветовых каналов зашита в микросхеме контроллера. Такое изменение скважности импульсов, осуществляемое в целях управления процессом, называется ШИМ (широтно – импульсной модуляцией).
На Рис.4 приведены примеры диаграмм прямоугольных импульсов различной скважности.
Управление цветом и интенсивностью свечения rgb диода может осуществляться и без ШИМ. На приведенной ниже схеме применено аналоговое управление трехцветными светодиодами. Суть его заключается в регулировании постоянного тока диодов определенного цвета.
На схеме (Рис.5) rgb диоды (led1- led10) имеют общий анод. Катоды одного цвета всех диодов объединены, и через резисторы R4.1, R4.2, R4.3 соединяются с эмиттером соответствующего транзистора. Таким образом, все светодиоды красного цвета подключены к транзистору VT1.1, зеленые светодиоды – к VT1.2, синие – к VT1.3.
При перемещении движков потенциометров R1.1, R1.2, R1.3 изменяется ток базы соответствующего транзистора. Величина тока базы определяет степень открытия перехода «эмиттер – коллектор», и, в конечном счете, яркость свечения соответствующего цвета.
Перед подключением нужно правильно определить полярность светодиода, иначе он не будет светиться.
Применение цифровых программируемых контроллеров предоставляет практически безграничные возможности управления цветом. В тех же случаях, когда не требуется создание цветовых динамических образов, может быть применен аналоговый способ управления. Это могут быть наружные или интерьерные светильники для статической подсветки с выбором цвета.
Кстати. Применение такого регулирования в системах подсветки панелей приборов транспортных средств позволяет водителю выбирать любой оттенок и яркость.
RGBW светодиоды
Для того чтобы получить чисто белый цвет, используя разноцветный rgb светодиод, необходима точная балансировка яркости свечения по кристаллу каждого цвета. На практике это бывает затруднительно.
Поэтому, для воспроизведения белого цвета и увеличения разнообразия цветовых эффектов, rgb диод стали дополнять четвертым кристаллом белого свечения. Чаще всего, RGBW светодиоды используются в светодиодных лентах RGBW SMD.
Для питания таких светодиодных лент созданы специальные RGBW контроллеры, как правило, управляемые пультами дистанционного управления на инфракрасных лучах.
На фотографии представлен мощный четырехцветный светодиодный модуль SBM-160-RGBW-H41-RF100 производства Luminus Devices Ink.
Применение
Основной сферой применения rgb светодиодов является создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, развлекательных мероприятий, праздничное декорирование зданий, подсветка фонтанов, мостов, памятников.
Интересные результаты получаются при использовании rgb led диодов для дизайнерского светового оформления интерьеров.
Для этих целей налажен выпуск разнообразной светотехники на основе rgb и rgbw – диодной технологии, номенклатура которой продолжает расширяться и завоевывать новые области применения.
Видео
Для закрепления рассмотренного материала рекомендуем посмотреть видео, автор которого очень доходчиво и интересно рассказывает про многоцветные RGB светодиоды.
Основные выводы
Использование RGB светодиодов постоянно расширяется. Они выполняют различные задачи:
- создание динамичных световых эффектов;
- украшение зданий, сооружений, интерьеров;
- подсветка и акцентирование рекламных конструкций;
- оформление массовых мероприятий, концертов, представлений.
Область использования RGB светодиодов увеличивается и активно развивается. Возникают новые варианты подсветки. Разpaбатываются программные пакеты для использования в микроконтроллерах. Свои способы использования RGB светодиодов излагайте в комментариях.
Способы подключения адресной ленты
В отличие от RGB LED, простая подача напряжения на адресную ленту ни к чему не приведет. Для проверки работоспособности необходимо специальное программируемое устройство.
Однако, если просто дотронуться рукой до информационного контакта (DI), загорятся несколько первых модулей. Драйверы воспримут наведенную помеху, как сигнал управления.
Полностью проверить без Ардуино или без контроллера невозможно. Для удобства подключения адресная светодиодная лента имеет обозначение начала и конца. Стрелками указано направление сигнала. Менять местами начало и конец нельзя. Полоса состоит из 60 модулей. Небольшой отрезок (до 5 светодиодов) можно запитать и от самой платы ардуино, но для подключения полосы максимальной длины, применяют дополнительный источник питания.
На рисунке снизу показана схема подключения блока управления к ленте с дополнительным блоком питания.
Как отмечалось выше, для создания необходимого светового эффекта, применяется Ардуино. А также нужна специальная программа, называемая в народе «скетч». Ее не сложно написать своими руками, но можно воспользоваться уже имеющимися, например, воспользоваться проектами блоггера Алекса Гайвера.
Можно подобрать необходимый скетч в интернете. Для этого можно скопировать QR-код, нанесенный на ленте и по нему подобрать необходимый протокол.
Или воспользоваться библиотеками. Например, FastLED и Adafruit NeoPixel, внутри библиотек имеются готовые скетчи. На их основе можно создать свои неповторимые варианты. Остается лишь подключить Ардуино к компьютеру и загрузить в память скетч. После чего можно монтировать и включать систему подсветки.
