Светодиодная лента RGB: подключение лампы и контроллер для компьютера

Что такое RGB светодиодная лента

RGB (Red, Green, Blue — красный, зеленый, синий) — светодиодная лента, способная менять цвет в процессе работы. Каждый светодиодный модуль содержит три светодиода: красный, синий и зеленый. Изменяя яркость свечения каждого кристалла отдельно, можно получить любой цвет в видимом спектре.

Что такое ргб светодиод

Внешне светодиод RGB отличается от моноколора только количеством контактов. Их 4, по три на питание каждого отдельного кристалла и общий плюс.

Есть специальные светодиодные ленты с пятью проводами. Они имеют маркировку RGB LED W (W — белый). Пятый выход отвечает за белый свет. Дело в том, что в трехцветном диоде белый цвет получается при смешивании трех цветов в равных пропорциях. Этот «белый» отличается от чистого моносвета. Поэтому появился тип светодиода с четвертым белым кристаллом.

Эти ленты (как и одноцветные) имеют несколько классов защиты от пыли и влаги:

• IP20 — защиты нет, боится влаги и пыли;
• IP67-69: не боится пыли, может использоваться во влажной среде (ванная, аквариум).

Устройство

SMD RGB LED — это плата, в которой кристаллы трех цветов не могут быть соединены друг с другом или соединены через общий анод или катод. При первом варианте светодиод имеет 6 контактов, при втором 4. Его назначение указано на месте крепления. Чтобы изменить цвет блесток, измените яркость одного из цветов.

Светодиодная лента RGB представляет собой гибкую пластину шириной 8-20 мм, на которую устанавливаются диоды (с корпусом или без него) и резисторы. Наиболее распространены SMD 5050, их может быть 30 или 60 на погонный метр, от количества зависят параметры напряжения и светового потока. Крепление осуществляется двойной лентой, расположенной с обратной стороны полосы. Силиконовое покрытие используется для повышения уровня защиты.

Стандартная длина ленты RGB: 5 метров, при необходимости ее можно разрезать по пунктирным линиям. Точки останова оснащены контактами, которые используются для подключения к источнику питания. Назначение обозначается знаком «+» и буквами R, G, B.

Аналоговые RGB светодиодные ленты

Техническая спецификация:
— Ширина 10,5 мм, толщина 3 мм, длина 100 мм на сегмент
— водонепроницаемый
— Лента 3М внизу
— максимальный потребляемый ток (12В, белый) — 60мА на сегмент
— яркость цвета (длина волны, нм): 630нм/530нм/475нм

Энергопотребление

На каждой секции ленты последовательно соединены 3 светодиода, поэтому питание 5 В не подойдет. Блок питания должен быть 12В, но может подавать напряжение и 9В, но тогда светодиоды будут гореть не так ярко.

Светодиодная линия сегмента потребляет примерно 20 мА при питании от 12 В. То есть, если горит белый цвет (т е красный 100%, зеленый 100% и синий 100%), потребляемая мощность секции будет составлять примерно 60 мА.

Теперь вы можете легко рассчитать потребляемый ток всей ленты. Итак, длина ленты 1 метр. На ленте 10 секций (по 10 см каждая). Потребление ленты белого цвета составит 60мА*10=600мА или 0,6А. Если вы используете эффект затухания ШИМ между цветами, энергопотребление можно сократить вдвое.

Работа с светодиодной лентой

Ленту можно легко использовать с любым микроконтроллером. Для управления светодиодами рекомендуется использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Не подключайте ленточные кабели напрямую к кабелям МК, так как это большая токовая нагрузка и контроллер может сгореть. Лучше использовать транзисторы.

Можно использовать NPN-транзисторы или еще лучше N-канальные мосфеты.При выборе транзистора не забывайте, что максимальный ток переключения транзистора нужно брать с запасом.

Подключение светодиодной ленты к контроллеру Arduino

Рассмотрим пример подключения светодиодной ленты к популярному контроллеру Arduino. Для подключения можно использовать недорогие и популярные мосфеты STP16NF06. Также можно использовать обычные биполярные транзисторы, например TIP120. Но по сравнению с mosfet он имеет большую потерю напряжения, поэтому рекомендуется использовать первый.
На следующей схеме показано подключение светодиодной ленты RGB при использовании N-канальных мосфетов.Затвор мосфета подключается к контакту 1 контроллера, сток — к контакту 2, а исток — к контакту 3.
Схема подключения при использовании обычных биполярных транзисторов (например, TIP120) показана ниже. База транзистора подключена к выводу 1 контроллера, коллектор — к выводу 2, а эмиттер — к выводу 3. Между базой и выходом драйвера нужно поставить резистор сопротивлением 100-220 Ом.

Подключите блок питания 9-12 вольт к контроллеру Arduino, а +12В от светодиодной ленты подключите к выводу Vin контроллера. Вы можете использовать 2 отдельных блока питания, только не забудьте соединить «землю» блока питания и контроллера.

Пример программы

Для управления лентой будет использоваться ШИМ-выход контроллера, для этого можно использовать функцию AnalogWrite() для пинов 3, 5, 6, 9, 10 или 11. При AnalogWrite(pin, 0) светодиод не горит, с AnalogWrite(pin, 127) светодиод загорится на полную мощность, а AnalogWrite(pin, 255) зажжет светодиод на полную яркость. Ниже приведен пример скетча для Arduino:</p>0; g—) { аналоговая запись (GREENPIN, g); задержка (УМЕНЬШЕНИЕ СКОРОСТИ); } }

Как управлять световой RGB лентой?

Может показаться, что управлять подсветкой с помощью такой передовой технологии должно быть сложно. Однако это не так. Управление цветом и светом, даваемым светодиодной лентой RGB, с помощью пульта дистанционного управления. В отличие от модели может иметь ряд кнопок управления и сенсорный экран, позволяющий выбрать цвет из полной палитры.

Подключение ленты также максимально простое. Наиболее сложная схема выглядит так: лента, контроллер, обычно совмещающий функции диммера, блок питания, сеть 220 вольт. Благодаря такой простой схеме подключения такое освещение можно легко установить в большинстве помещений.

Единственный момент, который крайне важен, это то, что длина ленты не должна превышать 5 метров. В противном случае, если просто необходимо увеличить длину ленты, необходимо использовать специальный RGB-усилитель. Однако в большинстве случаев достаточно длины в пять метров.

Возможные способы применения RGB ленты

Технические характеристики световой ленты RGB позволяют использовать ее для таких целей, как:

• дизайн интерьера;
• создание подсветки фасадов зданий;
• наружная реклама;
• создание мебельной подсветки;
• настроенный автомобиль.

Однако наиболее перспективной областью использования светодиодных лент является именно создание освещения комнат, квартир, домов и других помещений. Благодаря гибкому управлению светом и цветом он открывает ряд возможностей, недоступных для любого другого метода освещения.

Благодаря своим особенностям и возможности регулировать свет, светодиодная лента RGB может превратить одну и ту же комнату в совершенно разные комнаты. Давайте рассмотрим несколько примеров:

• яркий белый свет подходит для работы и использования помещения под кабинет;
• мягкое неяркое освещение синим светом будет оптимальным для ночного освещения;
• зеленый свет средней интенсивности подходит для релаксации и медитации;
• светло-красный цвет и низкая интенсивность превратят любую комнату в любовное гнездышко;
• динамика света превратит любое помещение в место праздника.

Как видите, световая лента RGB станет не только хорошим источником света, но и поможет легко внести разнообразие в вашу жизнь, изменив до неузнаваемости само помещение. Использование такой подсветки не только обеспечит качественное освещение, но и позволит прибегнуть к самым смелым и необычным дизайнерским решениям

Преимущества и недостатки RGB ленты

Если вы уже убедились, что для вашего интерьера недостаточно многоцветного освещения, то самое время поговорить о плюсах и минусах подключения RGB светодиодной ленты.

Среди преимуществ:

• Простота установки.
• Срок службы значительно больше, чем у обычных ламп накаливания. Он может достигать порядка 30-50 тысяч часов бесперебойной работы.
• Удобство использования, компактность.
• Возможность реализовать любое дизайнерское решение, даже самое необычное, за счет гибкости и использования световых эффектов: мерцание, изменение цветов и теней, регулировка яркости и т.д.
• Безопасность, которая достигается благодаря низкому потреблению напряжения.

К недостаткам подключения ленты РГБ относятся:

• Низкая влагостойкость, но ее можно значительно повысить, если купить светодиодную ленту с силиконовым рукавом.
• Отсутствие защиты от механических повреждений.
• Сниженное качество цветопередачи по сравнению с белыми светодиодами, так как используемые светодиоды имеют относительно низкий индекс цветопередачи.

Характеристики впечатляют, недостатки можно корректировать, подстраиваясь под свои условия и требования. Например, если вам важно, чтобы светодиоды были хорошо защищены от внешних факторов, используйте для монтажа алюминиевый профиль. Если помещение, в котором предполагается установка светодиодной ленты, имеет повышенную влажность, подбирайте ее с учетом влагостойкости осветительного прибора. В общем, продумайте все детали перед покупкой.

Что нужно для подключения RGB ленты

Давайте узнаем, как правильно подключить светодиодную ленту RGB. Для полной схемы освещения нам понадобится:

• Светодиодные ленты;
• блок питания;
• RGB-контроллер с дистанционным управлением;
• Усилитель RGB (опционально).

Инструменты для монтажа

Для подключения светодиодной ленты своими руками необходимо предварительно подготовить инструменты и материалы:

1. Ножницы.
2. Сварщик.
3. Канифоль.
4. Сварка.
5. Термоусадочная трубка.
6. Обжимка для наконечников.
7. Соединители.
8. Электроинструмент для удержания rgb-ленты.
9. Оскорбительная лента.
10. Алюминиевый профиль с высоким коэффициентом теплопроводности, который будет служить основанием для удержания светодиодной ленты.

Контроллер RGB

Этот блок предназначен для разделения электрического сигнала на три или четыре цвета. Количество выходов контроллера выбирается в зависимости от параметров ленты. Контроллер RGB позволяет управлять цветом или оттенком яркости. По способу управления они делятся на проводные и беспроводные. Последний вариант самый удобный и востребованный, с ним можно справиться:

• Wi-Fi — управление как со стандартного пульта дистанционного управления, так и через мобильное приложение, которое связано с контроллером через устройство;
• Инфракрасный вход – контроллер в таких устройствах должен располагаться в поле зрения так, чтобы луч пульта можно было направить в его сторону;
• Радиоканал: управляется радиосигналом, в этом случае менять светодиодные приборы можно из любой точки дома.

При подключении к блоку управления важно соблюдать цветовую маркировку клемм:

Рис. 2: метка клеммы контроллера

Блок питания

В связи с тем, что многоцветные диодные ленты используют не стандартное питание от сети, а более низкий уровень напряжения, потребуется установка блока питания. Для питания RGB-лент используется напряжение 12 В, а в некоторых ситуациях может использоваться номинальное значение 24 В. В зависимости от выбранного типа ленты выбирается и выходное напряжение оборудования.

Вторым определяющим параметром блока питания является номинальная мощность, которая также определяется по мощности светодиодной ленты RGB. По общему правилу мощность указывается на погонный метр. Например, у вас есть лента мощностью 15 Вт/м, соответственно для питания ленты длиной 5 м вам потребуется 15×5 = 75 Вт. Кроме того, необходимо сделать запас мощности 20 — 30% , то есть (75×30)/100 = 22,5 Вт, значит результирующая мощность должна быть не менее 75 + 22,5 = 97,5 Вт, можно взять модель на 100 Вт и, за неимением этого, на 120 Вт.

Также блоки питания для RGB-лент различаются по степени защиты от внешних факторов. Для спален, холлов, коридоров будет достаточно степени защиты от влаги и пыли IP20. Для помещений с повышенной влажностью, например, ванных комнат, кухонь, прачечных необходимо использовать модели со степенью IP67 или IP69. При подключении обязательно соблюдайте порядок подключения клемм

Рис. 3: расположение клемм питания

Лента RGB

Это гибкая конструкция с расположенными в ней светодиодными модулями. Каждый из модулей RGB на ленте в стандартной версии содержит три кристалла (по одному для яркости синего, красного и зеленого). Для питания такой полосы используется четыре вывода, из которых три используются для подачи цветового сигнала, а четвертый — общий плюс. Недостатком таких лент является отсутствие чисто белого свечения светодиодов, так как результат, полученный от сочетания трех основных цветов, существенно отличается от классических монохромных моделей.

Но всем, кто хочет чисто белого свечения, на помощь приходят светодиодные ленты RGB с четырьмя кристаллами в каждом блоке. Они получили маркировку RGB W, так как четвертый кристалл дает чистый белый цвет. За счет наличия дополнительного кристалла питание подается по пятипроводной системе. Следовательно, для питания таких RGB-лент используются пятиконтактные драйверы.

Следует отметить, что при выборе RGB-ленты предпочтительнее использовать модели, собранные из более новых светодиодов SMD 5050, так как они могут менять яркость цвета стекла, в отличие от старых версий SMD 2835 и SMD 3528, у которых каждый кристалл светился цветом.

Усилитель

Усилитель RGB используется для разветвителей длиной более 5 м, где из-за потери мощности и падения напряжения яркость яркости значительно снизится. Стандартной длины катушки может не хватить для освещения нужного вам периметра, поэтому вам нужно будет использовать несколько катушек или добавить кусок ленты. Усилитель сигнала предназначен для увеличения напряжения питания и дополнительного ограничения мощности.

Усилитель подбирается исходя из мощности участка, общая длина которого превышает 5 м. Если общая длина содержит несколько участков по 5 м, то после первого для каждого из них требуется свой усилитель. При достаточной мощности блока питания усилитель можно запитать от того же блока, что и первый отрезок ленты. Если его недостаточно, то каждый усилитель необходимо подключить к отдельному блоку.

Если место для усилителя ограничено (ниша в коробке, распределительная коробка и т д.), можно использовать микроусилитель. Он значительно меньше стандартных устройств, но позволяет выполнять те же функции.

Схемы подключения

В зависимости от длины ленты RGB используется разное оборудование, меняется и порядок его включения. Для лучшего понимания принципа построения электрической схемы вы можете ознакомиться с вариантами, подготовленными для реализации в собственных проектах.

С усилителем

Следует отметить, что усилитель не влияет на яркость свечения, поэтому нет смысла использовать его для ленты RGB длиной до 5 м. Установка усилителя оправдана только в тех ситуациях, когда общая длина превышает 5 м. В зависимости от мощности секций, усилитель может питаться от того же блока питания, что и контроллер, или от отдельного.

Рис. 7: схема с блоком питания
Рис. 8: схема с двумя блоками питания

В этой схеме блоки питания подключены параллельно объединенным лентам RGB через усилитель.

Без усилителя

При необходимости подключения удлинителя более 5 м их можно запитать без использования усилителя. Но при этом на каждую секцию длиной до 5 м необходимо устанавливать отдельный блок питания и контроллер.

Рис. 9: мощность ленты без усилителя

Посмотрите на рисунок 9, эта схема имеет отдельный источник питания для каждой полосы RGB, что обеспечивает автономность каждой из них. Но к недостаткам этой схемы можно отнести управление цветовой гаммой и работу подсветки с отдельного пульта для каждой секции.

С контроллером

Самая простая схема питания RGB-ленты — с блоком питания и контроллером.

Рис. 10: Цепь питания с контроллером

Посмотрите на рисунок 10 — это самый простой вариант, позволяющий подключить RGB-ленту со всеми рабочими функциями. Его единственный недостаток в том, что он может питать удлинитель только до 5 м.

Без контроллера

Следует отметить, что лента RGB без контроллера полноценно работать не может, так как без этого устройства нельзя менять цвета. Но, как временный вариант, в период замены неисправного контроллера, можно использовать и эту схему подключения.

Рис. 11. Беспилотная схема питания

Посмотрите на рисунок 11, вам нужно подключить общий ленточный провод к плюсовой клемме блока питания, цветные провода припаять параллельно и соединить их с минусовой клеммой блока питания. Но вся полоса RGB будет светиться только одним цветом.

Основные правила и ошибки

• подключать ленты длиннее 5 метров только параллельно, последовательное подключение запрещено;
• устанавливайте блоки питания в хорошо проветриваемом, легкодоступном месте. Чтобы они не нагревались и были доступны для обслуживания;
• выбирайте блок питания с запасом мощности 15-20%;
• в проекте желательно использовать один и тот же тип питания, т.к может быть разное время запуска. Разные участки ленты не будут включаться одновременно;
• выбрать правильное сечение кабеля;
• перед началом установки смонтируйте схему на земле и проверьте ее работу;
• следите за тем, чтобы блок питания и лента были одного напряжения (12 или 24 вольта);
• разрежьте ленту по отмеченным на ней линиям разреза;
• изгиб печатной платы под большим углом может повредить токоведущие дорожки;
• разъемные разъемы используйте только тогда, когда их нельзя заменить пайкой. Во влажных помещениях контакты разъема окисляются;
• обратите внимание, что мощные блоки питания оснащены шумным кулером.