Трехцветный светодиод с четырьмя выводами

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.

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 закрепления рассмотренного материала рекомендуем посмотреть видео, автор которого очень доходчиво и интересно рассказывает про многоцветные RGB светодиоды.

Вывод

Многоцветный RGB светодиод — это разновидность обычного LED. Его конструктивная особенность позволяет получить любой спектр излучаемого цвета радуги. Это одновременно увеличивает его стоимость и усложняет схему подключения. Поэтому перед выбором, задайтесь вопросом, действительно ли Вам нужен RGB светодиод или достаточно воспользоваться обычным LED нужного цвета?

Источник: http://ledno.ru/svetodiody/trexcvetnye-rgb.html

Светильник из трёхцветного светодиода

Как-то раз попросили меня сделать светильник, который бы мог менять цвета, ибо одноцветный может довольно быстро приесться: короче, что-то типа ночника.

Конечно, способ подсветки, который описан в данной статье, хорошо подходит и для внутреннего освещения компа, посему данная статья может быть интересна как с точки зрения дизайнерской мысли, так и для любителей моддинга.

Делать обычный трехцветный светильник на тумблерах и трех светодиодах как-то не хотелось, ведь гораздо интереснее, когда количество цветов не ограничивается количеством светодиодов.

Необходимые материалы:

1. Трехцветный сверхъяркий RGB-светодиод диаметром 8 мм с яркостью так — эдак 4000 мКд (либо 3 сверхъярких светодиода диаметром 3 — 5 мм: синий, зеленый, красный).
2. Переменные резисторы 0 — 1,5 кОм с выключением нагрузки – 3 шт.
3. Четырехжильный провод
4. Кубик оргстекла 30х30х30 мм
5. Корпус для радиоустройств
6. 3 ручки для регулировки
7. Крышка от пластиковой бутылки (или магнит от PC-спикера)
8. Регулируемый источник питания (если данный девайс Вы будете запитывать от компа, возьмите либо USB- кабель, либо разветвитель питания (molex))
9. Термоусадка, либо изоляционные кембрики
10. Черная изолента

Инструменты:

1. Гравер (он же Дремель) – в принципе можно обойтись и без него
2. Клеевой пистолет
3. Набор напильников
4. Дрель
5. Шило
6. Надфили
7. Наждачная бумага
8. Плоскогубцы
9. Бокорезы
10. Пистолетный нож
11. Зажигалка
12. Немного фантазии

Итак, приступим.

Для начала рассмотрим трехцветный светодиод. У него имеется 4 вывода: общий (+) и 3 ножки, отвечающие за цвет. Подключая минус к одной из ножек, светодиод будет светиться либо синим, либо зеленым, либо красным цветом. Выглядит он так:

Если присмотреться, можно увидеть, что одна из ножек внутри корпуса светодиода имеет Т-образную форму – это и есть общий (+). На фотографии ножки слева направо: красный (-), общий (+), синий (-), зеленый (-). Если Вы не нашли в продаже трехцветного светодиода, то можно заменить его тремя одноцветными, спаяв их плюсовые ножки воедино.

Регулировку яркости будут выполнять переменные резисторы, каждый из которых будет последовательно соединен с ножками цветности светодиода.

Переменный резистор имеет 3 вывода:

Центральная ножка – общий вывод. Вращая ручку по часовой стрелке, сопротивление между первой ножкой и второй (центральная ножка) будет увеличиваться, а между второй и третьей – уменьшаться. Удобней всего задействовать вторую и третью ножку – так вращая ручку по часовой стрелке, будет увеличиваться яркость того цвета, к ножке которого будет подведен данный резистор.

Так как блок управления цветом я решил сделать выносной, пришлось купить корпус для радиоустройств. Размер его должен быть таким, дабы хватало, чтоб разместить 3 переменных резистора. Например, диаметр круглой части у моих резисторов был 15 мм, соответственно был выбран корпус небольшого размера. Маломощные резисторы имеют небольшие размеры, как раз таких и будет достаточно. Корпус представляет собой пластиковую коробку с крышкой, которая крепится на саморезы:

Для начала надо выбрать место расположения ручек и определиться, с какой стороны будет заходить провод в блок управления цветом, и с какой стороны выходить. Затем делаем разметку центров отверстий (сделать это очень удобно шилом). Перед тем как сверлить нужно накернить разметку.

Перед тем, как сверлить отверстия под регулировочные ручки, определяемся со способом монтажа переменных резисторов. Один из способов – это выполнить монтаж на печатной плате и затем скобами ее закрепить к внутренним стенкам корпуса. В этом случае ручки углубляют в корпус, соответственно отверстия делаются под них. Ручки, которые я использовал, выглядят так:

Если же делать навесной монтаж, то можно просто просверлить отверстия в корпусе под крепление переменных резисторов, что собственно я и сделал. Мне, например, просто удобней, если ручка полностью открыта. Когда все отверстия просверлены – убираем заусенции надфилями.

По поводу источника питания – тут можно взять, например регулируемый блок питания от 1,5 до 12 В с шагом 1,5 В.

Напряжение нужно выставлять соответствующее светодиоду. Обычно такие светодиоды на 3 В, так что ставить дополнительный резистор нет необходимости. Лично я в качестве источника питания выбрал зарядку от Motorola C350 и поставил на каждую минусовую ножку диода по резистору на 150 Ом.

Если же подключать наш девайс к компу, то его можно запитывать либо от разветвителя питания (molex), либо от USB – кабеля.

Тем, кто не знает — красный провод в молексе это +5 В, черный – земля. Либо возьмите кабель USB и отрежьте ненужный штекер, оставив только выход на USB. Зачистите его. Там будет 4 провода: черный (земля), красный (+5 В), зеленый и белый (обязательно их заизолируйте: они нам не пригодятся). Так как питание 5 В, а светодиод на 3 В, то ставим по резистору на каждую ножку цветности светодиода. В данном случае это по 150 Ом (лучше брать немного с запасом).

Привожу методику расчета сопротивления:

Номинал резистора = (напряжение источника – среднее значение напряжения светодиода)/ток светодиода.

Чаще всего ток у светодиодов 20 мА.

Когда с источником питания и нагрузкой все понятно – приступаем к пайке. Продеваем провод питания в отверстие корпуса, припаиваем к центральной ножке каждого из переменных резисторов минусовой провод, а к третьей ножке припаиваем цветной провод четырехжильного кабеля, соответствующий тому резистору, яркость цвета которого он будет регулировать:

Также не забывайте изолировать места пайки термоусадкой, или кембриками, либо изолентой. Термоусадку лучше всего усаживать при помощи зажигалки. Плюсовой провод источника питания припаиваем к свободному проводу четырехжильного кабеля. Кстати у меня такого кабеля не было, поэтому я просто взял оболочку от толстого двужильного и продел туда провода.

Далее монтируем переменные резисторы в корпус. Делается это при помощи шайбы и гайки – стандартное крепление для таких резисторов. Затем выводим провода наружу через подготовленное отверстие. Чтобы кабель питания и выводной провод не болтались, можно их закрепить как снаружи, так и внутри изолентой, либо приклеить внутри корпуса пистолетным клеем. После этого завинчиваем на саморезы крышку корпуса.

Теперь на переменные резисторы крепим ручки. Делается это при помощи винтика, например как на фотографии:

Вот блок управления цветом готов.

Вместо цоколя, под светодиод я взял обыкновенную крышку от пластиковой бутылки. Просверлил там 5 дырок: центральная – под крепление на винт, три – под минусовые ножки светодиода и еще одна – под общую плюсовую ножку.

Затем взял корпус от светильника, продел в него провод, закрепил на изоленту. После чего закрепил пластиковую крышку (цоколь) внутри светильника при помощи винта, потом продел в нее провода. Одел на них термоусадку, припаял к ножкам светодиода соответствующие им провода: плюсовой – к Т-образной ножке, остальные – по цветам. Затем термоусадкой изолировал места пайки.

Плафон лучше всего сделать из оргстекла (он же плексиглас). Для начала я выпилил кубик с размерами 30х30х30 мм и немного подровнял его напильником и шкурками, чтобы грани были параллельны.

Но плафон в виде кубика не совсем отвечает тому оптическому эффекту, которого я от него хотел, а именно: чтобы свет был более-менее равномерным по всем направлениям. Для начала я обточил гравером острые углы так, чтобы получились треугольники с одной стороны и квадраты с другой.

Затем я обработал то, что получилось напильником и шкурками, при этом сточил все острые углы. Плафон должен быть слегка матовым, чтобы и света было достаточно и, чтобы он рассеивался во всех направлениях. После чего необходимо просверлить на одной из граней углубление под светодиод. Лично я выточил его гравером при помощи насадки типа фреза и обработал камнем.

Получившийся плафон я одел на светодиод и приклеил пистолетным клеем к пластиковой крышке.

После чего прикрепил основной плафон. Как раз на него будет проецироваться рассеянный свет от мини-плафона.

Если делать подсветку для компа, то вместо цоколя из пластиковой крышки, можно приклеить пистолетным клеем плафон к магниту от PC-спикера. После чего его можно будет прикрепить к любой части корпуса. Т.е. это будет что-то в этом роде:

В принципе плафон можно выточить в виде шара, НЛО, пирамиды, какой-нибудь зверушки — короче, на что хватит фантазии.

😉

  Данное фотореле с таймером  будет полезно применять на предприятиях в осенне-зимний период для освещения территории в конце рабочего дня, когда работники следуют домой, а оставлять в работе горящие фонари на всю ночь нежелательно. Ещё одно применение это на домашних садовых участках. Например, после вечерней зари можно управлять автоматической работой электронасоса, чтобы поливать в течение часа растения.

Page 3

Источник: http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=450