Устройство, виды и подключение RGB-светодиодов

Обычные светодиоды занимают лидирующие позиции в современных системах освещения различного назначения. Не менее популярны сегодня и многоцветные RGB-устройства. Окрашенный в различные оттенки свет идеально подходит для декоративного оформления архитектурных элементов, художественной подсветки предметов ландшафта и интерьера. Благодаря возможности подключения RGB-светодиодов к различным приборам управления и объединения в группы больших масштабов с их помощью создают эффектные световые сценарии и не менее впечатляющие движущиеся изображения.

Что такое RGB-светодиод?

Устройство представляет собой полноцветный LED-элемент, способный воспроизводить весь спектр оттенков радуги. В отличие от обычных светодиодов, он имеет три независимых источника света, излучающих свечение трех базовых цветов — красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue).

Характеристика RGB-светодиода

Функционирование устройства основано на оптическом эффекте создания разных оттенков методом управляемого смешивания 2-3 основных цветов. Комбинирование возможно в разном порядке и соотношении. Для создания нужного оттенка применяется изменение яркости каждого отдельного кристалла. Используя базовые характеристики RGB-светодиодов, можно создавать интересные световые эффекты со смешиванием цветов, поочередным включением отдельных проводников и сменой оттенков в нужной последовательности. Когда все 3 полупроводника работают на полную мощность, диод излучает белый свет.

Как устроены многоцветные светодиоды

RGB LED модули имеют характерную конструкцию — три цветных диода, установленные на одной матрице и покрытые единой оптической линзой. В качестве базы используется гибкая лента или жесткая матрица с трехслойной структурой. Каждый кристалл имеет отдельное подключение к источнику питания. Соответственно, RGB-светодиод имеет 4 контакта — общий и по одному на полупроводник.

Принцип работы

Такие устройства создаются и функционируют по технологии COB. Они имеют несколько одинаковых p-n-переходов. При подаче напряжения на один кристалл в результате рекомбинации зарядов происходит свечение определенного цвета. При одновременном включении 2-3 элементов на определенной мощности появляется вторичное свечение люминофора с формированием различных оттенков. Так, при парном включении красного и зеленого кристалла RGB-светодиод даст желтый свет. Одновременная активация синего и зеленого позволит получить бирюзовый оттенок.

Виды

RGB-светодиоды выпускаются в различных вариантах исполнения, что позволяет подобрать оптимальное устройство для различных целей. Прибор может оснащаться прозрачной или матовой линзой. Также они эти устройства имеют различные исполнения корпусов — стандартный круглый, модель повышенной мощности Emitter и модуль формата «Пиранья».

Главная классификация RGB-светодиодов осуществляется по типу соединения кристаллов внутри:

• с общим катодом (CA) — управление осуществляется подачей сигнала положительной полярности на анод;
• с общим анодом (CC) — изменение режимов работы выполняется методом подачи отрицательного импульса на катод;
• с независимыми элементами — каждый кристалл имеет собственную пару контактов (всего 6 выводов), подходит для коммутации различными способами.

RGBW-светодиоды

Создать чистое белое свечение с помощью стандартного трехцветного модуля достаточно сложно. Для этого нужна точная балансировка питания каждого отдельного кристалла. И даже при успешной настройке цвет получается тусклым. Чтобы упростить процесс создания беловой подсветки, были созданы четырехцветные светодиоды — RGBW. Помимо трех элементов базовых цветов они имеют дополнительный белый чип (RGB + White). Его наличие существенно увеличивает качество цветопередачи, расширяет палитру воспроизводимых оттенков и снижает нагрузку на контроллер.

Сферы применения

Многоцветные светодиоды активно используются для создания оригинального светового дизайна объектов и декоративной подсветки различных элементов. Применяя ленты и другие устройства с RGB-модулями, можно создавать интересные световые эффекты для различных целей:

• оформление рекламных конструкций и объектов;
• визуальные спецэффекты в ходе массовых мероприятиях;
• украшение фасадов зданий и входных групп;
• декоративная подсветка фонтанов, мостов и других сооружений;
• дизайнерское оформление жилых интерьеров.

Как управляют RGB-светодиодами

Данный тип устройств отличается сложностью монтажа. Для питания RGB-светодиодов необходимо постоянное напряжение 12В или 24В. Прямое подключение к сети 220В не допускается!

Подключение

Чтобы использовать все возможности многоцветного светодиодного модуля, его присоединяют к контроллеру. Например, универсальному блоку Arduino. Схема подключения RGB-диода зависит от типа соединения его кристаллов:

• Общий вывод модуля с независимыми элементами соединяют с контактом «Gnd», а остальные три подключаются к соответствующим точкам.
• Модули с общим анодом присоединяются к отрицательному контакту «Gnd», который находится в одном ряду с катодами.
• Приборы с общим катодом соединяются с положительным контактом «Gnd», который располагается в противоположном ряду.

При этом во всех случаях каждый контакт RGB-светодиода должен иметь токоограничивающий резистор. Прямая пайка категорически недопустима.

Как изменяется цвет свечения

В обычном режиме RGB-светодиод создает только статичное свечение. Однако наиболее эффектно многоцветная подсветка выглядит именно в динамичном режиме. Возможность удобного управления цветами и сценариями обеспечивает микроконтроллер Arduino. Он меняет яркость свечения кристаллов методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Прибор обеспечивает автоматическое воспроизведение сценариев, а их настройка и активация осуществляется пользователем вручную с помощь пульта.

Также для управления RGB-светодиодом могут использоваться другие способы — система встроенных драйверов или специальные схемы на основе транзисторов.

Плюсы и минусы светодиодов RGB

Главным недостатком трехцветных светодиодов считается отсутствие возможности создавать качественный белый свет. Это накладывает существенные ограничения для использования RGB в роли основного источника освещения. Однако этот минус нивелируется наличием на рынке четырехцветных модулей RGBW с дополнительным белым чипом.

К достоинствам многоцветных светодиодов можно отнести все преимущества LED-устройств:

• доступная стоимость;
• минимальное энергопотребление;
• продолжительный срок службы;
• экологичность и пожаробезопасность;
• высокое качество излучаемого света.

Срок службы

RGB-светодиод функционирует до выхода из строя хотя бы одного элемента. При этом заявленный производителями срок службы для всех трех чипов примерно одинаков — около 30 000 часов. Это соответствует примерно 3-4 годам. Официальная гарантия многих брендов ограничивается сроком до 15 000 часов. Фактическая продолжительность службы при этом может существенно отличаться от указанных цифр в зависимости от условий эксплуатации.

Медленно изменяющие цвет RGB светодиоды и их применение для диайвая 😉

Да-да, диайвая, сильно модное нынче слово в интернете. DIY или сделано руками по-нашему.
Жизнь на муське, я смотрю, даже в новый год не затихает, ну и я решил тоже поделиться своим рукоблудием.

Собственно, данные светодиоды я уже упоминал в своем обзоре гирлянд, но крайне удачно (как мне кажется) их применил, так что не грех написать и отдельный обзор.

Сами светодиоды, собственно, ничего сверъестественного из себя не представляют — обычные на вид узконаправленные 5мм светодиоды в прозрачном корпусе. Но внутри там на самом деле три светодиода и микросхема управления, которая плавно их переключает, таким образом изменяя цвет свечения «по всей радуге»

видео как они работают тут:

Собственно, на этом обзор светодиодов закончен 😉 и мы переходим к диайваю.

После покупки 3д принтера я начал интересоваться готовыми моделями для печати. Ну и несомненно первым же делом нашел сайт thingiverse.com. А на нем, в частности, дивный ночник «Magic Mushrooms — a lighted decoration». Ну и в преддверии нового года — решил напечатать пару штук на подарочки. Несомненно, данного обзора бы не было, если б я не допилил слегонца ту модель. Точнее, я напечатал несколько новых деталей и одну взамен использовавшейся — а именно заднюю крышку.

К сожалению, в оригинальной модели крышка сделана как-то по-дурацки и мало того что неудобно закрывается, так еще и плохо держится, более того, в неё и держатель для батареек толком не поставить.

А чтобы она не болталась и не проваливалась — я напечатал пару пластиночек 5х10х1мм которые приклеил дихлорэтаном изнутри корпуса чтобы крышка не проворачивалась. Кроме того, так как светодиоды у меня узконаправленные — я напечатал для них из прозрачного пластика колпачки, которые рассеивают свет.

Данные светодиоды можно питать и от 2 и от 3 АА/ААА батареек. Я, собственно, проверил оба варианта — всё работает, но при 2В уже тяжко. Но я не думаю, что данные светильники будут так часто включаться и подолгу работать, что это станет проблемой.

При разработке крышки я ориентировался на купленные в оффлайне держатели для 3*ААА батареек, ну и пришедшие из Китая по ошибке переключатели

Мои модели выложены тут: yadi.sk/d/KLTZkkDeN5xPpw

Ну и, собственно, приступаем к изготовлению ночника. Печатаем детали:

Пластинки уже вклеены в корпус, они видны в отверстии сверху и снизу. На них лежит крышка, они не дают ей провернуться на выступах которые вставлены в пазы. Крышка получилась забавная, «удивленный мальчик» называется 😉 Цвета немножко неправильные, там что-то коричнево-морковное, более коричневое чем на фото, хотелось бы, конечно, что-то еще более естественное, но и так вполне ничего. Впрочем, была шальная мысль напечатать шляпки из красного пластика 😉 А можно и из белого.

Колпачки для светодиодов:

По печати: не спрашивайте у меня о настройках принтера, я еще зеленый совсем. 😉 А настройки там могут понадобиться, в частности при печати малых шляпок. Обычно рекомендуют экспериментировать с ретрактом. Но это не точно. Короче, если надумаете печатать — начинайте эксперименты именно с мелких шляпок, остальное без проблем. ножки без поддержек печатаются, пенёк — вверх ногами с поддержками. Крышку я печатал тоже с поддержками, но наверно можно попробовать и без. Теперь самое страшное: в малых шляпках я тонким паяльником тыкал в каждую дырочку, потому что там везде были «паутинки». Наверно нужно настраивать ретракт, а может и что-то еще, но времени уже не хватало.

Ножки грибов к пеньку клеим китайскими соплями термопистолетом (о правильном пистолете с клапаном я тоже писал), может потребоваться расточить отверстия и подобрать расположение, чтобы шляпки не сильно пересекались в пространстве. Предварительно можно фиксировать паяльником.

Далее паяем провода к светодиодам. Провода брать чем тоньше и мягче — тем лучше. Соблюдаем полярность, чтобы потом не путаться. Выводы светодиодов оставляем где-то 3-5мм, на один после пайки натягиваем термоусадку.

Для соединения всех проводов в кучу внутри пенька я использовал тонкую полоску 2-стороннего стеклотекстолита. на одну сторону припаиваем плюсы, на вторую минусы диодов, потом подключаем к батарее через выключатель. Выключатель, кстати, к крышке крепится путём расплавления штырьков.

На батарейки внимания не обращайте, для тестов воткнул что-то дешманское из фикспрайса.

Ну и результат:

Как видим, светодиоды не работают (да и не обязаны) работать строго синхронно, поэтому они через какое-то время рассинхронизируются, что идет только на пользу. Приятной особенностью является тот факт, что можно не заморачиваться качеством печати большинства деталей, потому что это только придает фактуру, которая тут весьма уместна. Теоретически можно добавить сенсорный выключатель, литиевый акум и зарядку от usb, но это уже каждый сам решает.

Лично я более чем доволен результатом. Рекомендую данные светодиоды для подобных поделок, ну и 3д принтер для подобных поделок 😉 У меня эндер 3, если что.

LED — RGB Clear Common Cathode — COM-00105

Этот продукт имеет ограничения на доставку, поэтому он может иметь ограниченные варианты доставки или не может быть отправлен в следующие страны:

• Дом
• Категории товаров
• 5 мм
• Светодиод — прозрачный RGB с общим катодом

Избранное Любимый 26

Список желаний

3

В наличии 250+ шт. в наличии.

2,25 2,14 2,03

1+ шт. 25+ шт. 100+ штук

• Описание
• Функции
• Документы

Вы когда-нибудь слышали о такой штуке, как RGB? Красный, зеленый, синий? Как насчет светодиода RGB? Эти 5-миллиметровые устройства имеют четыре контакта, самый длинный из которых — катод.

По одному на каждый цвет и общий катод. Используйте этот один светодиод для трех индикаторов состояния или широтно-импульсной модуляции всех трех и получите смешанные цвета!

Примечание: По состоянию на 01/2010 контакты в техническом описании имеют правильную маркировку. Контакт 3 — зеленый, а контакт 4 — синий. Те, что были куплены до этого, будут иметь синий цвет на контакте 3 и зеленый цвет на контакте 4.

• Прямое напряжение (RGB): (2,0, 3,2, 3,2) В
• Яркость (RGB): (800, 4000, 900) мкд

LED — RGB Clear Common Cathode Справка и ресурсы по продукту

• Учебники
• Необходимые навыки

Руководство по подключению неадресуемой светодиодной ленты RGB

19 февраля, 2020

Добавьте цвета своим проектам с помощью неадресуемых светодиодных лент! Они идеально подходят, если вы хотите управлять и питать всю полосу одним цветом для вашего реквизита, автомобиля, аквариума, комнаты, стены или, возможно, под освещением шкафа в вашем доме.

Избранное Любимый 2

Основной навык:

Электрическое прототипирование

Если для этого требуется питание, вам нужно знать, сколько, что делают все контакты и как его подключить. Возможно, вам придется обращаться к таблицам данных, схемам и знать все тонкости электроники.

3 Электрическое прототипирование

Уровень навыков: Компетентный — Вам потребуется обратиться к таблице данных или схеме, чтобы знать, как использовать компонент. Ваше знание таблицы данных потребует только основных функций, таких как требования к питанию, распиновка или тип связи. Кроме того, вам может понадобиться блок питания с напряжением более 12 В или силой тока более 1 А.
Просмотреть все уровни навыков

---

• Комментарии 51
• Отзывы 3 3

3.

7 из 5

На основании 3 оценок:

Сейчас просматриваются все отзывы покупателей.

Показаны результаты со звездным рейтингом.

1 из 1 нашел это полезным:

Красиво и ярко

около 8 лет назад от участника № 566720 проверенный покупатель

Очень красивый и яркий светодиод

1 из 1 нашел это полезным:

Имеет ограничения

около 6 лет назад от пользователя #815726 проверенный покупатель

В тех, что я получил, есть значительное рассогласование между тремя цветами, т. е. каждый цветовой луч указывает в другом направлении. Если вы просто хотите использовать каждый цвет по одному, скажем, в качестве индикатора, нет проблем. Но если вы хотите получить хороший смешанный цвет, такой как желтый, они не очень хороши. Если вы используете их в качестве индикатора, где вы смотрите на светодиод, вы ясно видите три цвета, и это еще хуже вне оси. Например, если вы смешиваете красный и зеленый, а не видите желтый, под одним углом вы видите в основном зеленый цвет, а под другим — в основном красный. Это верно, даже если вы добавите много диффузии. Если вы используете их в качестве осветителя, когда светодиод светит на что-то еще, вы получите три очень разных цветовых круга, а не смешанный цвет.

Красный свет 2,2 В?

около 11 месяцев назад от Ozwald13 проверенный покупатель

К вашему сведению 3,3 В загорится красная часть светодиода. Руководство по подключению не показывает этого, и я быстро сжег КРАСНЫЙ, в то время как ЗЕЛЕНЫЙ и СИНИЙ принимают 3,3 В. Немного странно, что не все рассчитаны на одинаковое напряжение…

Обработка многоцветных светодиодов в Linux — Документация ядра Linux

Описание

Многоцветный класс объединяет монохромные светодиоды и позволяет управлять двумя аспекты окончательного комбинированного цвета: оттенок и светлота. Первый управляется через файл массива multi_intensity, а последний управляется через файл яркости.

Многоцветный контроль класса

Многоцветный класс представляет файлы, в которых цвета группируются как индексы в множество. Эти файлы являются дочерними элементами родительского узла LED, созданного фреймворк led_class. Фреймворк led_class описан в файле led-class.rst. в этом каталоге документации.

Каждый цветной светодиод будет проиндексирован в файлах multi_*. Порядок цвета будут произвольными. Файл multi_index можно прочитать, чтобы определить имя цвета в индексированное значение.

Файл multi_index представляет собой массив, содержащий список строк цветов в виде они определены в каждом файле массива multi_*.

Multi_intensity — это массив, который может быть прочитан или записан для Индивидуальная интенсивность цвета. Все элементы в этом массиве должны быть записаны в для обновления интенсивности цветных светодиодов.

Пример макета каталога

root:/sys/class/leds/multicolor:status# ls -lR -rw-r–r– 1 root root 4096 19 окт 16:16 яркость -r–r–r– 1 root root 4096 19 окт 16:16 max_brightness -r–r–r– 1 root root 4096 19 окт 16:16 multi_index -rw-r–r– 1 root root 4096 19 окт 16:16 multi_intensity

Управление яркостью многоцветного класса

Уровень яркости для каждого светодиода рассчитывается на основе цвета светодиода. настройка интенсивности, деленная на глобальную настройку max_brightness, умноженная на требуемая яркость.

led_brightness = яркость * multi_intensity/max_brightness

Пример: Сначала пользователь записывает файл multi_intensity с уровнями яркости.