Что такое и где применяется RGB-подсветка

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.

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».

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.

Рис. 2

Ниже схема с общим анодом:

Рис. 3

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.

Рис. 4

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.

Рис. 5

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.

Устройство и сферы применения

Конструктивно RGB–светодиоды представляют собой три светодиодных кристалла с одной оптической линзой, расположенные в одном корпусе. Управление цветом происходит с помощью подачи электрических сигналов на выводы каждого светодиодного кристалла, а сочетание излучений всех трех светодиодов позволяет регулировать итоговый цвет. Для примера, ниже представлен самый популярный RGB–светодиод SMD 5050.

Светодиод RGB – это полноцветный светодиод, смешивая три цвета в разной пропорции можно отобразить любой цвет. К примеру, если зажечь все три цвета на полную мощность, получится свечение белого цвета.

Сферы применения RGB светодиодов напрямую связаны с развитием рынка рекламы и развлекательных мероприятий. Также готовые RGB–светильники и ленты применяются в области светового оформления архитектурных и дизайнерских решений — ночная подсветка зданий или фонтанов, интерьерный свет, индикаторный системы автомобилей и т.д.

Таблица длины волн светодиодов smd 5050, различного свечения

Разнообразие сфер применения многоцветных светодиодных источников света определяет основные виды внешнего оформления RGB–светодиодов: изделия небольшой мощности выпускаются в стандартных круглых корпусах со сферической линзой и выводами под обычную пайку; маломощные RGB–светодиоды в SMD-корпусах поверхностного монтажа широко применяются в светодиодных лентах или полноцветных светодиодных экранах большой площади; в корпусах типа Emitter выпускают мощные RGB–источники света с независимым управление каждым светодиодным кристаллом; сверх яркие светодиоды в корпусах.

Для упрощения систем управления светом в корпуса некоторых серий многоцветных LED–источников света вмонтированы управляющие микросхемы. Схемы расположения выводов (распиновка) Несколько стандартных схем управления определяют структуру внешних выводов RGB–светодиодов и их соединение внутри корпуса. Существует три основных схемы распиновки, которые соблюдаются на большинстве выпускаемых изделий:

• В схеме с общим катодом для управления используется три независимых вывода анода, а катодные выводы LED-кристаллов соединены между собой;
• Распиновка с общим анодом управляется отрицательными импульсами на катодные выводы, а вместе соединены уже анодные электроды светодиодных кристаллов;
• Независимая схема соединения имеет шесть выводов по числу LED кристаллов, соединений внутри корпуса не производится.

Будет интересно➡ Что такое NTC термисторы

Единого стандарта на распиновку не существует, конкретный тип расположения внешних выводов применяют в зависимости от поставленных задач. При отсутствии документов на светодиодное изделие тип внешних выводов легко определить с помощью мультиметра. В режиме прозвонки светодиод будет светиться (мощные светодиоды очень слабо), а мультиметр издавать звук соединения, если красный щуп мультиметра подсоединен к аноду светодиодного кристалла, а черный к его катоду. В случае обратного подключения никаких видимых и слышимых эффектов просто не будет.

Три светодиода и их размеры

Простейший способ подключения и управления режимами работы RGB–светодиодов реализуется с помощью стандартных микроконтроллеров Arduino. Общий вывод подключается к единой шине микроконтроллера, а управляющие сигналы подаются на выводы LED–кристаллов через ограничительные резисторы.Управление режимами свечения светодиодных кристаллов происходит с помощью широтной-импульсной модуляции, где скважность импульсов определяет силу света. Программирование ШИМ–модулятора определяет итоговый цвет всего прибора или циклические режимы работы каждого цвета.

Материал по теме: Что такое реле времени

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.

Рис. 6 RGBW светодиодный модуль фирмы Luminus

Раз от раза у нас спрашивают, где купить светодиод RGBW, поэтому, чтобы каждому не отвечать, мы решили написать об этом в статье.

Всю светодиодную продукцию мы покупаем в Китае через торговую площадку AliExpress, только у проверенных продавцов с быстрой доставкой, по самым низким ценам. Переходите по ссылке и убедитесь в этом сами — посмотреть светодиод RGBW на AliExpress.

Как управлять светодиодом на Ардуино

Управление RGB-лентой производится с помощью настройки диапазона сигналов широтно-импульсной модуляции, позволяющих регулировать силу электротока. Сигналы широтно-импульсной модуляции кодируются цифрами в диапазоне от 0 до 255. Этот метод кодировки позволяет получить на РГБ Ардуино 16,8 млн различных цветных оттенков.

Для управления RGB-светодиодами требуются следующие комплектующие:

• контроллер Arduino UNO R3, Nano или Mega.
• RGB-диоды;
• 3 резистора с сопротивлением 220 Ом;
• проводные механизмы “плюс-минус”.

Контроллер UNO R3 устройства Arduino.

При подключении светодиода к Ардуино требуется соединить провод “минус” с пином заземления GND. Синий диод подключается к порту Pin13, зеленый — к Pin 12, красный — к Pin 11.

После подсоединения основных компонентов нужно открыть программную среду Arduino IDE, подключить к персональному компьютеру плату при помощи кабеля USB и загрузить на микроконтроллер следующий скетч:

int red_light_pin= 11; int green_light_pin = 10; int blue_light_pin = 9; void setup() { pinMode(red_light_pin, OUTPUT); pinMode(green_light_pin, OUTPUT); pinMode(blue_light_pin, OUTPUT); } void loop() { RGB_color(255, 0, 0); // Red delay(1000); RGB_color(0, 255, 0); // Green delay(1000); RGB_color(0, 0, 255); // Blue delay(1000); RGB_color(255, 255, 125); // Raspberry delay(1000); RGB_color(0, 255, 255); // Cyan delay(1000); RGB_color(255, 0, 255); // Magenta delay(1000); RGB_color(255, 255, 0); // Yellow delay(1000); RGB_color(255, 255, 255); // White delay(1000); } void RGB_color(int red_light_value, int green_light_value, int blue_light_value) { analogWrite(red_light_pin, red_light_value); analogWrite(green_light_pin, green_light_value); analogWrite(blue_light_pin, blue_light_value); }
После компиляции этого программного кода кристаллы загорятся радужными цветами. Для настройки гаммы трехцветного светодиода требуется изменить в программном коде значение переменных red, blue и green. Чтобы все диоды стали белыми, нужно установить все значения цветов 255.

Белый светодиод.

Команды передаются последовательно между портами. Движение ШИМ-сигналов указано в виде стрелок на светодиодной ленте Ардуино. 2 резистора 220 Ом требуются для предотвращения выгорания портов платы или возникновения короткого замыкания.

Перед тем как подключить RGB-светодиод к Arduino, нужно измерить расстояние между лентой и микроконтроллером. Если комплектующие находятся на большой дистанции, то необходимо приобрести провода длиной не менее 15 см. Для защиты механизмов от наводок рекомендуется скрутить проводные устройства. Это обеспечит стабильную работу протокола связи.

Для управления LED-диодом требуется бесплатная электронная библиотека GyverRGB. В ней содержатся часто используемые команды, что упрощает процесс написания скетча.

В библиотеке GyverRGB присутствуют программные конструкции, выполняющие следующие функции:

1. Установка цвета и оттенков в формате HEX.
2. Контроль полярности широтно-импульсной модуляции.
3. Настройка яркости светодиодов.
4. Регулировка частоты коррекции ШИМ.
5. Ограничение подачи электрического тока.
6. Плавная смена цветовой гаммы по мере разряда аккумулятора.

Библиотека GyverRGB поддерживает работу с RGB-диодами, одновременно подключенными к плате Arduino. В нее встроена матрица коррекции LUT, позволяющая изменять цветовую гамму при минимальном сигнале ШИМ. В библиотеке содержится свыше 1530 значений для инструмента ColorWheel.

LED-диоды.

Если после настройки основных параметров программной среды светодиод не загорелся, то нужно проверить наличие драйверов для платы Arduino на компьютере.

Для этого нужно выполнить следующий алгоритм действий:

1. Зайти в диспетчер устройств и найти графу с наименование микроконтроллера Ардуино.
2. Нажать на вкладку “Сведения”.
3. Из открывшегося списка выбрать графу “ИД-оборудования”.
4. Скопировать идентификационный номер устройства, находящийся в текстовом поле.

После этого необходимо зайти в интернет и вставить в поисковую строку скопированный текст. В браузере откроется большое количество веб-страниц с ссылками для скачивания файлов. Загружать драйвера рекомендуется только на официальных сайтах производителей программного обеспечения. В противном случае можно скачать файл, содержащий вирусные программы. Он может привести к поломке персонального компьютера или утере персональных данных пользователя.

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.

Где купить

Как мы и говорили выше, для покупки светодиодной продукции, в том числе и трехцветных RGB светодиодов, рекомендуем торговую площадку AliExpress, в последнее время на ней появилось много качественных товаров и проверенных продавцов по низким ценам.

Мы, как обычно, подготовили для вас самые лучшие товары, отвечающие основным требованиям: самая низкая цена, положительные отзывы, большое количество заказов, быстрая доставка и проверенный продавец. Переходим к нашей подборке:

1. Купить светодиод RGB 3528 фирмы CHANZON — самая популярная компания на рынке Китая, отличается хорошим качеством и низкими ценами на свою продукцию. Светодиод типа SMD.
2. Купить RGB светодиод поверхностного монтажа — фирма CHANZON, очень часто такие используют для работы со всем известным микроконтроллером Arduino.
3. Купить мощный RGB светодиод фирмы LEDGUHON — также известная фирма, такие светодиоды еще называют «Звезда» из-за того, что расположены на печатной плате соответствующей формы, мощность 3 Вт, очень похож на светодиод CREE.

Если у вас возникли какие-то вопросы, то воспользуйтесь формой комментариев, расположенной сразу под этой статьей и оставьте свой вопрос, мы обязательно свяжемся с вами.

Что означает RGB

RGB — это сокращение от «Red Green Blue»(Красный, Зеленый, Голубой). И, как вы уже догадались, оно относится к цвету и его составу. Вы можете спросить, почему красный, зеленый и синий? Ответ заключается в том, что красный, зеленый и синий являются основными цветами, которые вы можете комбинировать в различных количествах, чтобы получить любой другой цвет из видимого спектра, который может видеть человеческий глаз.

RGB — это аддитивная цветовая модель. Другими словами, чтобы получить другие цвета, вы смешиваете основной красный, зеленый и синий цвета. Если вы смешаете все три цвета с максимальной интенсивностью (100%), вы получите белый цвет. С другой стороны, если вы смешаете их все с минимальной интенсивностью (0%), вы получите черный цвет.

Цветовая модель RGB

Другими словами, смешивая 100% яркость красного цвета, зеленого и синего, вы получите свет, а если вы смешаете 0% красного, зеленого и синего, вы получите темноту.

RGB также может рассматриваться как противоположность CMY, что означает «Cyan Magenta Yellow». Почему наоборот? Поскольку CMY как цветовая модель, является противоположностью RGB: объединение голубого, пурпурного и желтого при максимальной интенсивности 100% дает вам черный цвет, а минимальная интенсивность в 0% дает белый.

Цветовая модель CMY

Читайте: Что такое — качество света