Многоцветные светодиоды, или как их еще называют RGB, используются для индикации и создания динамически изменяющейся по цвету подсветки. Фактически ничего особенного в них нет, давайте разберемся, как они работают и что такое RGB-светодиоды.
Внутреннее устройство
На самом деле RGB-светодиод - это три одноцветных кристалла совмещенные в одном корпусе. Название RGB расшифровывается, как Red - красный, Green - зеленый, Blue - синий соответственно цветам, которые излучает каждый из кристаллов.
Эти три цвета являются базовыми, и на их смешении формируется любой цвет, такая технология давно применяется в телевидении и фотографии. На картинке, что расположена выше, видно свечение каждого кристалла по отдельности.
На этой картинке вы видите принцип смешивания цветов, для получения всех оттенков.
Кристаллы в RGB-светодиоды могут быть соединены по схеме:
С общим анодом;
С общим катодом;
Не соединены.
В первых двух вариантах вы увидите, что у светодиода есть 4 вывода:
Или 6-тью выводами в последнем случае:
Вы можете видеть на фотографии под линзой четко видны три кристалла.
Для таких светодиодов продаются специальные монтажные площадки, на них даже указывают назначение выводов.
Нельзя оставить без внимания и RGBW - светодиоды, их отличие состоит в том, что в их корпусе есть еще один кристалл излучающий свет белого цвета.
Естественно не обошлось и без лент с такими светодиодами.
На этой картинке изображена лента с RGB-светодиодами , собранные по схеме с общим анодом, регулировка интенсивности свечения осуществляется путем управления «-» (минусом) источника питания.
Для изменения цвета RGB-ленты используются специальные RGB-контроллеры - устройства для коммутации напряжения подаваемого на ленту.
Вот цоколевка RGB SMD5050:
И ленты, особенностей работы с RGB-лентами нет, всё остается также как и с одноцветными моделями.
Для них есть и коннекторы для подсоединения светодиодной ленты без пайки.
Вот распиновка 5-ти мм РГБ-светодиода:
Как изменяется цвет свечения
Регулировка цвета осуществляется путем регулировки яркости излучения каждым из кристаллов. Мы уже рассматривали .
RGB-контроллер для ленты работает по такому же принципу, в нём стоит микропроцессор, который управляет минусовым выводом источника питания - подключает и отключает его от цепи соответствующего цвета. Обычно в комплекте с контроллером идёт пульт дистанционного управления. Контроллеры бывают разной мощности, от этого зависит их размер, начиная от такого миниатюрного.
Да такого мощного устройства в корпусе размером с блок питания.
Они подключаются к ленте по такой схеме:
Так как сечение дорожек на ленте не позволяет подключать последовательно с ней следующий отрезок ленты, если длина первого превышает 5м, нужно подключать второй отрезок проводами напрямую от РГБ-контроллера.
Но можно выйти из положения, и не тянуть дополнительных 4 провода на 5 метров от контроллера и использовать RGB-усилитель. Для его работы нужно протянуть всего 2 провода (плюс и минус 12В) или запитать еще один блок питания от ближайшего источника 220В, а также 4 «информационных» провода от предыдущего отрезка (R, G и B) они нужны для получения команд от контроллера, чтобы вся конструкция светилась одинаково.
А к усилителю уже подключают следующий отрезок, т.е. он использует сигнал с предыдущего куска ленты. То есть вы можете запитать ленту от усилителя, который будет расположен непосредственно возле неё, тем самым сэкономив деньги и время на прокладку проводов от первичного RGB-контроллера.
Регулируем RGB-led своими руками
Итак, есть два варианта для управления RGB-светодиодами:
Вот вариант схемы без использования ардуин и других микроконтроллеров, с помощью трёх драйверов CAT4101, способных выдавать ток до 1А.
Однако сейчас достаточно дешево стоят контроллеры и если нужно регулировать светодиодную ленту - то лучше приобрести готовый вариант. Схемы с ардуино гораздо проще, тем более вы можете написать скетч, с которым вы будете либо вручную задавать цвет, либо перебор цветов будет автоматическим в соответствии с заданным алгоритмом.
Заключение
RGB-светодиоды позволяют сделать интересные световые эффекты используются в дизайне интерьеров, как подсветка для бытовой техники, для эффекта расширения экрана телевизора. Особых отличий при работе с ними от обычных светодиодов - нет.
1 - Информация
Самая важная информация.
- В любом производстве брак иногда случается, поэтому всегда проверяйте работоспособность светодиодной ленты перед подключением. Это недолго, зато может сэкономить вам кучу сил и нервов.
- Внимательно относитесь к сечению проводов. Максимально допустимая сила тока на 1мм2 медного провода: 13А для скрытой проводки и 17А - для открытой. При напряжении 12v (которое чаще всего используется в ленте) максимальная мощность на 1 мм2 составляет: 156вт и 204вт соответственно.
Показать инструкцию.
Как соединить мощность блоков питания для светодиодной ленты?
- Подключить отдельные провода к + и - всех блоков питания.
- Спаять/скрутить все провода "+" между собой.
- То же самое сделать для проводов "-".
На выходе вы получите силу тока, почти равную сумме сил тока ваших блоков питания.
Как подключить 10м, 15м, 20м и т.д. одноцветной светодиодной ленты?
- Проверьте каждую катушку на работоспособность
- Подведите питание 12v непосредственно от источника до каждой катушки по отдельности .
Как подключить 10, 15, 20 или 30 метров разноцветной RGB ленты?
- Подключите контроллер к блоку питания (как это сделать?)
- От контроллера ведите провода к каждому отрезку ленты по раздельности (параллельно).
- Если у вас есть усилители:
- Вариант подешевле: равномерно распределите нагрузку на контроллер и усилители.
- Вариант получше: от контроллера подключите параллельно (отдельными проводами к каждому) все усилители, и уже от усилителей ведите провода к светодиодной ленте.
2 - Как подключить 10, 15, 20 и т.д. метров одноцветной ленты?
Если вам нужно подключить 5 метров светодиодной ленты, тогда все просто: вам достаточно соединить ее контакты + и - с соответствующими контактами от блока питания и вуаля! Ваша лента работает.
Что же делать если у вас например 30 метров ленты 12v? На первый взгляд все также: соединить всю ленту в линию и подключить к блоку питания. Однако, на практике, если вы это сделаете, у вас получится примерно такой эффект: первые 5 метров будут светить как должны, а дальше яркость ленты будет снижаться по экспоненте: чем дальше, тем тусклее. Причем это не будет зависеть от мощности блоков питания.
Виной всему падение напряжения. Чтобы разобраться обратимся к закону Ома, связывающему потери напряжения на метр ΔU, силу тока l и сопротивление на метр R:
- R - сопротивление проводов (в омах Ом/м)
- I - сила тока (в амперах A)
- ΔU - падение напряжения (в вольтах В/м)
Из формулы видно, что падение напряжения напрямую зависит от силы тока и сопротивления линии : Чем больше любая из этих двух переменных, тем большее напряжение мы теряем.
Вернемся к примеру: у нас по-прежнему 30 метров тускло светящей ленты, подключенной в линию. Что было сделано не так?
1. Для работы нескольких катушек ленты требуется большая сила тока, чем для работы одной. Повысив силу тока, мы увеличили падение напряжения ΔU.
2. Мы увеличили длину линии, что привело к росту общего сопротивления. Если раньше общее сопротивление линии было равно 5м * R, то теперь оно равняется 30м * R. Так как мы увеличили сопротивление, выросло и падение напряжения!
И как подключить больше ленты?
- Нужно понизить силу тока.
На практике это выглядит так: каждую катушку ленты 12v нужно подключить параллельно. Для этого от блока питания нужно провести не 1 двужильный провод, а несколько - для каждой катушки по отдельности. Далее все как обычно: вы соединяете ленту, соблюдая полярность, и она светит одинаково ярко по всей своей длине.
- Нужно, по возможности, снизить длину линии.
В нашем случае это можно сделать, если установить блоки питания посередине цепи, а не в самом начале. Таким образом можно снизить максимальную длину проводов.
Не правильно:
Правильнее:
3 - Как подключить любое количество RGB ленты?
Допустим, как подключить несколько десятков метров одноцветной ленты мы разобрались:
1) Параллельно подключить каждые 5 метров к блоку питания.
2) Минимизировать длину линии.
Но как быть с RGB лентой? Ее подключение несколько сложнее, ведь для нормальной работы RGB ленте необходим не только блок питания, но и контроллер. Он преобразует входящее напряжение, отправляя сигнал к ленте по 4м каналам: R, G, B, и +. Т.е. сначала мы подключаем блоки питания к контроллеру, от которого, затем, питание идет к ленте в виде RGB сигнала. Далее возможны 2 варианта:
1. Мощности контроллера достаточно.
Если вам нужно соединить 20-25 метров RGB ленты 14.4вт, то мощности одного контроллера на 432вт вполне хватит. В таком случае можно просто подключить всю RGB ленту к контроллеру также, как мы бы присоединили одноцветную ленту к блоку питания: каждые 5 метров запитываем параллельно непосредственно от RGB контроллера.
2. Общая мощность ленты больше мощности контроллера . Если вам нужно подключить, например, 100 метров RGB ленты, то одним контроллером будет не обойтись. Как быть? Использовать усилители, как на фото ниже:
Что такое усилители?
Усилитель, как следует из названия, предназначен для усиления сигнала RGB. Обратите внимание на фото выше. Что куда подключать:
1. Input - входящий сигнал R, G, B и + от контроллера. Т.е. вместо того, чтобы вести сигнал от контроллера к ленте, мы направляем его на усилитель.
2. Output - исходящий сигнал R, G, B и +, к этим зажимам мы присоединяем провода от ленты. По ним пойдет усиленный сигнал.
3. Power - входящее напряжение 12v. Сюда мы подводим провода от блока питания.
А на практике?
На деле это значит, что вы можете подключить сколько угодно RGB ленты и управлять ей с одного пульта.
Чтобы сделать это:
Вариант подешевле:
1. Подключаем блоки питания соответствующей мощности к контроллеру RGB и к усилителям.
2. От контроллера ведем исходящий сигнал на усилители и на отрезок ленты, соответствующий по мощности контроллеру.
3. От усилителей провода направляем на остальную часть ленты. Ленту подключаем параллельно: каждые пять метров напрямую к усилителю.
Вариант получше:
1. Подключаем блоки питания к контроллеру и усилителям.
2. От контроллера ведем исходящий сигнал только на усилители.
3. И уже от усилителей провода направляем на ленту.
Если вы решили оформить домашний интерьер с помощью светодиодной ленты разных цветов, вам необходимо ответить на множество вопросов, например, по поводу подбора контроллера, прочих элементов в цепи, или как подключить светодиодную разноцветную ленту RGB. Почему при подключении данной модификации осветительного оборудования возникает так много сложностей? Потому что одноцветные модели присоединяются исключительно к блоку питания при подключении, а вот для многоцветных агрегатов потребуется дополнительное приобретение контроллера и усилителя. Ниже мы рассмотрим основные моменты, которые необходимо знать каждому покупателю, желающему осуществить отделку с помощью ленты RGB.
Основные элементы, необходимые для подключения RGB ленты светодиодной
Выполнить установку любой модели RGB-ленты самостоятельно возможно после того, как вы сможете определить, насколько она будет протяженной. Именно от этого параметра будет зависеть подходящее устройство для цепи оборудования и подбираться схема. Покупать контроллер требуется исходя от характеристик светового оборудования - они должны соответствовать. Если говорить об элементах системы, то вам потребуется приобрести:
- Саму ленту RGB.
- Контроллер, подходящий к разноцветной диодной ленте.
- Блок питания.
- Усилительный механизм.
Для чего нужен каждый из представленных элементов? Блок питания требуется для того чтобы преобразовывать стандартное напряжение 220 вольт в сети в напряжение, необходимое светодиодной полосе. Его уровень может составлять от 6 и выше вольт. Подключить контроллер к светодиодной ленте необходимо, чтобы осуществлять цветовое свечение диодов. Усилитель потребуется в том случае, если вы желаете осуществить подключение RGB ленты, длина которой будет больше, чем пять метров, одновременно.
Поэтапный алгоритм и схема подключения светодиодной ленты RGB
Если вы хотите самостоятельно подключить RGB светодиодную ленту, вам необходимо воспользоваться следующим алгоритмом:
- Подготовка поверхности . Локация, где предполагается размещение ленты, необходимо выровнять и обезжирить с помощью растворителя. Желательно, чтобы этот материал хорошо проводил тепло, чтобы лента не нагревалась слишком сильно. Если вы решили отдать предпочтение стальной или алюминиевой поверхности, рекомендуется уберечь ее электроизолятором.
- Монтировать ленту на поверхность . Для этого нужно просто ее приклеить. Одна из сторон изделия для освещения самоклеющаяся, поэтому вам потребуется ликвидировать защитную пленку и аккуратно наклеить изделие на подобранное место. Важно помнить: степень изгиба не должна быть больше 1,5-2 см. Иначе системе может быть нанесен непоправимый вред при эксплуатации, сильно уменьшится срок ее работы. Если вам требуется отрезать участок изделия, выполняйте работу по пунктиру, указанному компанией-производителем. Соединить два участка ленты между собой можно воспользовавшись паяльником либо коннектором.
- Соберите систему . Соедините RGB ленту с контроллером - сделать это также можно с помощью паяльника или коннектора, исходя из модели последнего. Проведите шнуры к блоку питания: плюсу соответствует алый цвет, а минусу - темный. Подключение шнуров к контролирующему механизму должно выполняться соответственно цветам, которые обозначаются в аббревиатуре.
Можно ли подключить RGB ленту без контроллера? Да, однако, в этом случае должен быть использован пульт дистанционного управления.
Схемы подключения
Подключение таких световых приборов отличается от монтажа обычного осветительного оборудования. Такие устройства работают от постоянного напряжения 12 или 24 В, и для его генерации необходимо приобрести блок питания. Также порядок подключение такого освещения отличается для монохромных лент и многоцветных светодиодных приборов.
Подключение одноцветной светодиодной ленты
Процесс подключения светодиодной ленты очень прост: достаточно подключить выводы из блока питания к светодиодной ленте и прибор начнёт светиться ярким светом. На этом этапе монтажа светодиодных лент важно не допустить нарушения полярности подключаемых проводов, как правило “+” всегда в таких выводах имеет красный цвет, а “-” будет либо синего, либо чёрного цвета.
При подключении такого светового прибора не стоит слишком сильно изгибать ленту, максимальный радиус должен быть не более 2 см.
Во время проведения паяльных работ следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить тонкие медные токопроводящие дорожки. Паяльник для этой цели лучше использовать мощностью не более 40 Вт.
При осуществлении монтажа такого устройства общей длиной более 5 метров, запрещается последовательное соединение элементов.
Если требуется подсветка большей длины, то монтаж осуществляется параллельным подключением отрезков светодиодных устройств длиной 5 или менее метров к блоку питания.
Если требуется плавное изменение яркости прибора, то применение диммеров в электрической схеме позволит легко осуществлять управление свечением монохромных светодиодных лент.
Подключение полноцветных светодиодных приборов
подключение RGB ленты с одним блоком питания
Если требуется подключить многоцветную светодиодную ленту, то необходимо приобрести RGB-контроллер, который будет управлять свечением такой прибора.
подключение RGB усилителя
При осуществлении монтажа обычно не возникает никаких сложностей, но некоторые моменты в установке лент следует рассмотреть более подробно:
- При выборе RGB-контроллера следует правильно подобрать устройство по напряжению питания и мощности.
- Рабочее напряжение , которое необходимое для питания светодиодных приборов обычно составляет 12 или 24 В.
- Мощность контроллера должна быть равна мощности всех светодиодов. Рассчитать общую мощность, которая понадобится для питания многоцветной светодиодной ленты очень просто. Для этого необходимо мощность 1 метра ленты умножить на общий метраж. В результате получится показатель мощности блока питания, который следует установить вместе с этим светотехническим прибором. Например, если мощность 1 метра равна 15 Вт, а общая длина устройства составляет 10 метров, то блок питания должен быть мощностью не менее 150 Вт. Для того чтобы трансформатор не работал на пределе своей мощности, следует подобрать модель с запасом показателя мощности на 20%.
- При монтаже многоцветной световой установки не рекомендуется устанавливать в одну линию более 5 метров, в этом случае наиболее удалённые от блока питания светодиоды будут излучать намного меньше световой энергии. Если есть необходимость в более длинных конструкциях, монтаж следует осуществлять параллельно.
- При осуществлении монтажа приборов общей длиной более 20 метров, необходимо подключить в схему питания светодиодов RGB – усилитель, который позволяет запитать светодиодные ленты большой мощности. При этом не происходит уменьшения свечения светодиодов, а нагрузка на блок питания заметно снижается.
- Резать светодиодную ленту необходимо только по специальным полоскам, которые расположены по всей длине ленты с периодичностью 5 – 10 см. Расстояние, на котором расположены полоски между собой, зависит от плотности светодиодов на этом светотехническом приборе.
- Если необходимо произвести монтаж такого устройства на токопроводящий материал
, то сделать это возможно только с помощью применения специальных электроизоляционных материалов.При подключении многоцветного прибор
а, важно правильно соединить контроллера с проводами. Провода подключаются в таком порядке:
- чёрный провод – “-” 12 вольт;
- красный провод – клемма “R”;
- зелёный провод – клемма “G”;
- синий провод – клемма “B”;
- Монтаж светового прибора производится на специальный клеевой слой или на двусторонний скотч.
- При выборе светодиодной ленты следует обратить внимание на элементы, из которых состоит данное устройство. В настоящее время в таких приборах применяются светодиоды марок: SMD 3028 и SMD 5050. SMD 5050 – даёт световой поток более чем в 2 раза превышающий излучение диода SMD 3028, поэтому лента, изготовленная с применением этого элемента, потребуется меньшей длины для получения необходимого комфортного уровня освещённости.
- Количество диодов , которые применяются в таких устройствах зависит от мощности этого прибора, чем больше количество диодов на один погонный метр используется в приборе тем выше будет его мощность и интенсивность генерируемого светового излучения.
- Эксплуатационный ресурс светодиода составляет около 50 000 часов , но этот элемент можно легко повредить при монтаже или в процессе эксплуатации. При установке таких приборов следует соблюдать осторожность, чтобы одним неосторожным движением не сломать хрупкий элемент. Особенно стоит уделить внимание при монтаже закруглений, которые не должны быть менее 2 см в диаметре. Если эксплуатация этих устройств производится в неблагоприятных условиях высокой влажности и повышенных температур, то установка приборов должна быть осуществлена в специальный монтажный профиль.
- При установке светодиодной ленты для уличного освещения , необходимо помнить о том, что многие светодиоды не в состоянии нормально функционировать при температурах минус 25 градусов и ниже.
- Если предстоит устанавливать осветительное оборудование на улице , то для обеспечения постоянным током, который необходим для запитки светодиодов, необходимо приобрести герметичный блок питания. Использование такого устройства позволит бесперебойно работать системе даже в условиях плохой погоды и высокой влажности. Такое устройство имеет степень защиты IP66, которое позволяет использовать его в неблагоприятных эксплуатационных условиях.
- При необходимости использовать осветительного устройства с диммером , наиболее подходящий вариант в данном случае – это импульсный регулятор яркости свечения. При выборе блока питания можно подобрать модели, которые будут дополнительно оборудованы таким устройством. В продаже есть диммеры, управление которыми возможно с помощью wi-fi мобильного телефона.Такие устройства стоят не дёшево, но удобство в обращении с осветительным оборудованием того стоит, в этом случае пульт дистанционного управления всегда под рукой.
- Монтаж такого электротехнического оборудования можно произвести своими силами. Достаточно приобрести все необходимые для светодиодного освещения составляющие части и соединить их правильно.
