Как подключить один rgb светодиод

Как правильно подключить RGB светодиодную ленту к контроллеру. Правильные схемы с описанием

Разноцветная светодиодная RGB лента – основной тренд 2018-2019 года. Разберем как ее правильно подключить, что такое RGB контроллер, усилитель и зачем они нужны.

Что такое RGB светодиодная лента

RGB (Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) – это светодиодная лента, способная при работе менять свой цвет. В каждом LED модуле находятся три светодиода – красный, синий и зеленый. Изменяя отдельно яркость свечения каждого кристалла, вы получаете любой цвет видимого спектра.

Что такое rgb светодиод

Внешне RGB led отличается от моноцветной только количеством выводов. Здесь их 4 – три из них для питания каждого отдельного кристалла и один общий плюс.

Существуют особые led ленты с пятью выводами. Маркируются они как LED RGB W (W – white). Пятый вывод отвечает за белый свет. Дело в том, что в трехцветном диоде белый цвет получается смешивая все три цвета в равных пропорциях. Такой «белый» отличается от чистого моно- света. Поэтому появился тип led с четвертым кристаллом белого цвета.

Эти ленты (как и моноцветные) имеют несколько классов пыле- влагозащиты:

Что нужно для подключения RGB ленты

Разберемся как правильно подключить светодиодную RGB ленту. Для полноценной схемы освещения нам понадобится:

Блок питания

Питание для светодиодной ленты нужно подбирать с учетом предполагаемой нагрузки и его будущего места расположения. Рассмотрим на примере SMD5050 60 led. Потребляемая мощность – 14,4 Вт/м.

При длине в 5 метров, необходимая мощность БП будет:

5м * 14,4Вт * 1,25 (коэффициент запаса) = 90Вт

Разновидности блоков питания для led

Если длина 15 метров, то БП соответственно нужен в 3 раза мощнее – 270W. Если длина ленты 20, 25 и больше метров – целесообразно устанавливать несколько БП меньшей мощности.

Степень защиты зависит от расположения БП. Если располагается в сухом, закрытом помещении достаточно IP20. Если в ванной или других агрессивных условиях, то не ниже IP67.

RGB контроллер

Управление светом осуществляется через специальный контроллер. Он подключается между блоком питания и светодиодами, снабжается проводным или беспроводным пультом.

Контроллер, как и блок питания, подбирается в зависимости от суммарной мощности ленты. С тем отличием, что к необходимой мощности БП добавляют 25-30% запаса, а контроллер подбирают впритык по мощности.

Например. Нужно подключить 10 метров SMD5050 60 led. Мощность 1 метра – 14,4 Вт, соответственно нам нужен контроллер на 144 Вт.

По принципу управления различают: проводные – чаще монтируются на стену; беспроводные с управлением через:

После установки и подключения, вы сможете:

А если мощности RGB контроллера не хватает, чтобы подключить все освещение (больше 20 метров)? Можно установить 2 контроллера, но управлять светом одной комнаты придется с двух пультов, что не удобно и дорого. Второй (правильный) вариант — использовать RGB усилитель.

RGB усилитель (led amplifier)

Этот прибор позволяет усиливать и передавать дальше по цепи сигнал от контроллера. Таким образом, задействовав несколько усилителей, можно собрать контур освещения любой длины.

Rgb усилитель (led amplifier)

Усилитель устанавливается в разрыв ленты и имеет отдельное подключение к блоку питания (про подключение ниже). Мощность подбираем исходя из остатка ленты, которой не хватает мощности контроллера.

Некоторые думают, что усилитель нужен для увеличения яркости и его нужно использовать даже для отрезка до 5 метров. Это в корне не верно.

Наглядный пример. Нужно подключить 20м SMD 3528 (14,4 Вт/м), общей мощностью 288 Вт. В наличии у нас только контроллер с мощностью 216 Вт и блок питания на 300W. Соответственно нужен усилитель:

288 Вт — 216 Вт = 72 Вт

Мощность БП 300 Вт, его достаточно для питания контроллера и усилителя. В случае если мощности БП недостаточно (например 250W), нужен отдельный БП для усилителя.

Подключение светодиодной RGB ленты

Правильный порядок подключения элементов цепи выглядит следующим образом:

Правильный порядок подключения

Запомните. Участки ленты, длиной больше 5 метров, должны подключаться только параллельно.

Что будет, если подключить последовательно?

Во-первых, вы заметно потеряете в яркости на конце участка. Хотя светодиоды и имеют очень малое сопротивление, но потери есть. При такой протяженности на конце напряжение будет порядка 10В. Пониженное напряжение даст пониженную яркость, уже заметную для глаза.

Неправильное подключение Правильное подключение

Во-вторых, токопроводящие дорожки ленты рассчитаны на максимальную длину 5м. Подключив последовательно еще 5, дорожки будут перегреваться и освещение скорее всего перегорит в самом начале участка.

Соединять ленту между собой можно с помощью пайки или клеммами. Для одноцветных вариантов продаются двухвыводные клеммы (коннекторы), для RGB – четырёх или пяти. Уточняйте этот момент при покупке.

Блок питания подключается в сеть 220В (клеммы AC, полярность не важна), преобразует переменное напряжение в постоянное 12В (клеммы V+, V-). При подключении следующих элементов цепи важно соблюдать полярность.

Клеммы подключения на БП

RGB контроллер подключается после блока питания (с соблюдением полярности), а в него подключается ргб лента. Каждый вывод на корпусе предназначен для конкретного вывода светодиодов. Если перепутаете местами, ничего страшного не произойдет, просто цвета будут перепутаны.

Клеммы подключения контроллера к светодиодам

В результате готовая схема в сборе должна иметь вид:

Усилитель внешне похож на контроллер, отдельно подключается к БП, только имеет не одну плашку с клеммами, а две. Маркируется чаще всего как Led Amplifier, устанавливается в разрыв ленты. Подключается по схеме:

Порядок подключения RGB усилителя в цепь Назначение клемм led amplifier

Разберем теперь схемы подключения лент разной длины с усилителем и без, с одним или несколькими блоками питания.

Схема подключения RGB светодиодной ленты без усилителя

Это простейшая схема включения rgb светодиодной ленты длиной до 5 метров через контроллер с пультом.

Электрическая схема подключения RGB освещения

Для подключения светодиодной RGB ленты длиной 10 или 15 метров, убедитесь, что хватает мощности контроллера и БП (с запасом), и подключайте по следующей схеме:

Схема подключения 10 или 15

Схема подключения ленты с RGB усилителем

Усилитель используем, если не хватает мощности контроллера. Если мощность блока питания позволяет подключить контроллер и усилитель, используем следующую схему:

Когда суммарная мощность контроллера и усилителя выше мощности БП или блок такой мощности использовать нерационально (большой, сильно греется или шумит), тогда подключаем led amplifier к отдельному питанию по схеме:

Схема подключения усилителя с 2 блоками питания

По такой схеме наращивать суммарную длину ленты можно сколько угодно. Вся она будет управляться с одного пульта.

Помимо последовательного подключения, как в примерах выше, усилители можно подключать параллельно.

Схема параллельного подключения нескольких RGB усилителей с одним блоком питания.

Схема: один БП несколько усилителей

Схема с несколькими параллельными усилителями с отдельным питанием.

Схема: несколько параллельных усилителей с отдельными БП

Если клемм нет – используйте паяльник и монтажный провод, НО не перегревайте контактные площадки. Подробнее как соединять ленту.

Правильная схема подключения 20 метров RGB ленты показана на видео.

Типичный ошибки при подключении

Последовательное подключение более 5 метров ленты. Этого делать нельзя.

Скрутки вместо пайки проводов (или коннекторов). Если не хотите паять, используйте коннекторы, они копеечные.

Несоблюдение порядка подключения: блок питания ⇒ контроллер ⇒ лента ⇒ усилитель ⇒ лента.

Экономия на блоке питания, покупая «впритык» по мощности. К сожалению, светодиоды гуляют как в плюс так и минус по потребляемым Ваттам. Покупая БП без 20-25% запаса, он будет работать на износ и через год вы купите новый, но уже с запасом.

Покупка контроллера излишней мощности. Хуже не будет, но деньги переплатите. Правильно подбирать по мощности 1 к 1.

Выбор очень мощных лент и монтаж без теплоотвода. Например SMD5050 120 led/m потребляет 28,8 Вт/м. При такой мощности светодиоды греются достаточно сильно и конструкцию нужно монтировать на теплоотвод – алюминиевый профиль. В противном случае диоды начинают деградировать, терять мощность и перегорать.

Готовые RGB лампочки под цоколь с пультом управления

Отдельно стоит упомянуть про готовые RGB изделия под цоколь E14 или E27.

Такие лапочки бывают в совершенно корпусах и исполнениях. Внутри лампа содержит компактный драйвер для питания от сети 220В, контроллер и трехцветные светодиоды.

Для полноценного освещения комнаты она не подойдет, т.к. несколько ламп синхронизировать в одну систему не получится. Используется как ночник или декор. Потребление 1-3 Вт/ч. Стоимость стартует от 3$ за Китай.

Источник

Урок по Arduino №1: подключаем, настраиваем, мигаем одноцветными и RGB-светодиодами

Как и обещали мы будем публиковать статьи посвященные изучению Arduino, используя купленный нами стартовый набор, подробный обзор которого вы можете посмотреть тут. Сегодня мы разберемся с тем, как подключить ардуино к компьютеру и начать на ней что-то программировать.

Для этого сегодня нам нужны:

Подключение и настройка

Есть несколько вариантов плат Arduino, они отличаются не только стоимостью, но и USB-TTL конвертером, он нужен, чтобы программировать главный микроконтроллер платы (ATMEGA328) прямо через USB-порт вашего компьютера без дополнительных программаторов. Например, в моей плате используется для связи с компьютером микроконтроллер типа AT16U2 и драйвера на него установились автоматически. Но часто попадаются дешевые платы, где в этих же целях используется микросхема CH340 (CH341). В этом случае нужно скачать под неё драйвер, он легко находится в сети по запросу «CH340 драйвер windows 7/10», либо воспользоваться драйвером отсюда – https://yadi.sk/d/fJIY45oCld0pzA

Далее с официального сайта скачиваем актуальную версию Arduino IDE и устанавливаем его, кстати, нам предлагают воспользоваться онлайн версией IDE, но проверять её сегодня мы не будем, если интересно — может протестировать в отдельной статье.

Ближе к концу нам предложат установить дополнительные драйвера и ПО, также соглашаемся. Я не стал делать скриншоты всех всплывающих окон (их было 3), а просто нажал «Установить» в каждом из них. В конце нажимаем на Close. Подключаем плату Arduino к компьютеру, если нужно — устанавливаем драйвера, о которых говорилось выше, если нет — ждем пока всё установится само. В конечном итоге, в диспетчере устройств должна появится ваша ардуина.

Далее запускаем программу. В меню «Инструменты» должно быть «Порт: «название порта название платы», и в подменю стоять галочка, как на скриншоте ниже, у меня там было пусто, и я поставил. Если у вас не UNO, а nano например — выбирайте соответствующий пункт меню.

При подключении ардуино к компьютеру она начинает мигать желтым светодиодом, он с завода припаян к 13-му пину, а для проверки работоспособности с завода в платы предустанавливается прошивка с мигалкой по 13-му пину, в наборе базовых примеров кода Arduino IDE он есть под названием Blink.

Сегодня мы не будем сильно вдаваться в код, а будем использовать то, что есть и разбирать его отдельные части, решая проблемы по мере поступления. Начнем изменять этот пример, в нижней части предыдущей иллюстрации мы видим набор команд, которые циклично выполняются в процессе работы МК:

Эта часть кода повторяется постоянно в процессе работы микроконтроллера

Разберем эти команды. digitalWrite – это запись цифрового состояния на указанный пин (здесь это LED_BUILTIN — это и есть 13-й пин платы Ардуино), HIGH – значение, которое записывается, т.е. логическая единица. Результатом выполнения этой команды будет появление на 13-м пине высокого логического уровня, напряжения питания микроконтроллера, в нашем случае это 5 вольт.

Далее идёт функция delay(1000) это задержка, а в скобках её аргумент — время в миллисекундах.

После нее вновь digitalWrite, но уже со значением LOW — это низкий логический уровень, т.е. 0 вольт. После чего опять задержка.

В конце каждой команды должна стоять точка с запятой — это важно.

Таким образом, светодиод включается и выключается с задержкой в 1 секунду, если мы поставим вместо 1000, в аргумент delay, например, 200 и 1000 (в первом и втором случае), то у нас светодиод будет вспыхивать на 1/5 секунды, а потом выключаться и вновь вспыхивать через 1 секунду.

Изменяем порядок мигания Чтобы прошить наш код в Arduino нужно нажать на вот эту кнопку

Но что, если нам нужно подключить несколько светодиодов к разным пинам? Всё просто, по подобию пишем вот такой код:

Первое из изменений, на которые следует обратить внимание, это часть кода в функции void setup(). Она выполняется 1 раз при включении микроконтроллеры и в ней задаются какие-либо параметры, в нашем случае, указываются номера пинов платы и их функция (работать как вход или как выход), синтаксис здесь следующий pinMode (номер порта, назначение). Номера пинов также нанесены на печатной плате всех ардуино, это очень удобно. Дальше просто по очереди микаем каждым из светодиодов, подключенных к 12, 11, 10. 9 пинам.

Схема подключения светодиодов для рассмотренного выше кода

Полную распиновку платы, номера выводов и их дополнительные функции вы видите на рисунке ниже.

С обычными светодиодами разобрались, теперь же давайте перейдем к RGB-светодиодам. Что это вообще такое? Фактически это 3 обычных одноцветных кристалла соединены между собой в одном корпусе, существуют две схемы соединения RGB-светодиодов или чего-нибудь подобного (например, семисегментных индикаторов), их вы видите на рисунке ниже.

Чтобы определить как соединены светодиоды в вашем RGB-светодиод, нужен мультиметр и его режим прозвонки диодов, находим общий вывод и по значениям на экране определяем проводимость и соответственно направление подключения. При правильном подключении щупов мультиметра к выводам светодиода, тот загорится соответствующим цветом, а на экране должны появится какие-то значения (у меня было от 1000 до 2000 мВ).

У меня оказался светодиод с общим катодом. Почти переделывая код (удалим лишь всё, что связано с 12 пином и уберем паузу между цветами), изменим схему подключения, теперь через резисторы мы будем подавать сигнал от микроконтроллера.

Чтобы получить цвета, кроме красного, зеленого и синего, нужно подавать сигнал на несколько выводов одновременно, пример того, как это сделать вы видите ниже.

Код для перебора 7 цветов RGB-светодиода

У пинов № 9, 10, 11, есть возможность выдавать ШИМ-сигнал, что это такое и как это работает мы разберем в следующих статьях, а пока я покажу, как это можно применить с RGB-светодиодом. Чтобы цвета не резко менялись, а плавно переходили из одного в другой, нужно использовать команду analogWrite, таким образом, на предназначенных для этого пинах формируется ШИМ-сигнал, с помощью которого можно регулировать яркость светодиодов. Я решил для реализации этого эффекта использовать цикл for, возможно можно его проще реализовать, но я думаю, что для демонстрации подойдет. Скорость перелива задаётся командой задержки (delay), после того как достигается максимум одного цвета, начинает нарастать следующий цвет, после чего первый цвет начинает угасать. За основу я выбрал код плавного мигания светодиодом из набора примеров (fade). Вы можете сами проанализировать приведенный ниже код, там, где написано brightness + fadeamount — там происходит повышение интенсивности свечения цвета, а где цикл с brightness – fadeamount — снижение.

Видео инструкция

Источник

Подробно о методах подключения светодиодов

В нашей жизни светодиоды уверенно теснят из светотехники другие источники искусственного света. Но если лампы накаливания можно включать прямо к источнику электропитания, то подключение светодиода и разрядных ламп требует особых мер.

При этом подключение единичного светодиода проблем не вызывает. А включить от нескольких единиц до сотен – не так просто, как кажется.

Немного теории

Для нормальной работы светодиода требуется постоянное напряжение или ток. Они должны быть:

Для светодиодов вначале использовали имевшиеся источники напряжения – 5, 9, 12 В. А рабочее напряжение p-n перехода от 1,9-2,4 до 3,7-4,4 В. Поэтому включение диода напрямую – это почти всегда его физическое сгорание от перегрева большим током. Ток нужно ограничивать токоограничивающим резистором, тратя энергию на его нагрев.

Светодиоды можно включать последовательно по несколько штук. Тогда, собрав из них цепочку, можно по сумме их прямых напряжений дойти почти до напряжения источника питания. А оставшуюся разницу «погасить», рассеяв ее в виде тепла на резисторе.

Когда диодов десятки, их соединяют в последовательные цепи, которые включают параллельно.

Распиновка светодиода

Полярность светодиода – анод или плюс и катод – минус определить легко по картинкам:

Схема включения светодиода

Светодиод питают постоянным напряжением. Но особенности нелинейной зависимости его внутреннего сопротивления требуют держать рабочий ток в узких пределах. При токе меньше номинального уменьшается световой поток, а при большем – кристалл перегревается, яркость свечения растет, а «жизнь» сокращается. Простейший способ ее продлить– ограничить ток через кристалл включая токоограничивающий резистор. У мощных светодиодов это экономически невыгодно, потому их питают постоянным током от специсточника стабильного тока – драйвера.

Последовательное соединение

Светодиод – это довольно сложный светотехнический прибор. Работает он от вторичного источника постоянного напряжения. При мощности более 0,2-0,5 Вт в большинстве светодиодных устройств используют источники тока. Их не совсем корректно, на американский манер, называют драйверами. При последовательном включении диодов часто используют источники питания с напряжением 9, 12, 24 и даже 48 В. В этом случае выстраивают последовательную цепочку, в которой может быть от 3-6 до нескольких десятков элементов.

При последовательном соединении в цепочке анод первого светодиода включают через токоограничивающий резистор к «+» источника питания, а катод – к аноду второго. И так соединяется вся цепочка.

Например, красные светодиоды имеют прямое рабочее напряжение от 1,6 до 3,03 В. При U_пр. = 2,1 В одного светодиода на резисторе при напряжении источника 12 В будет напряжение 5,7 В:

А уже 3 последовательные цепочки соединяют параллельно.

Таблица прямого напряжения на светодиоде от цвета его свечения.

При последовательной схеме включения светодиодов соединении токи через светодиоды будут одинаковые, а падение на каждом элементе индивидуальное. Оно зависит от внутреннего сопротивления диода.

Свойства последовательного соединения:

Параллельное соединение

В этой схеме подключения светодиодов все аноды соединяют между собой и с «+» источника питания, а катоды – с «-».

Такое соединение было на первых светодиодных гирляндах, линейках и лентах при питании от напряжения 3-5 В.

Если перегорание произойдет с замыканием p-n перехода, то всё напряжение батареи приложится к резистору R1. Он перегреется и сгорит.

Неправильно будет подключать все диоды на один резистор. Из-за разброса характеристик светодиодов, даже в одной партии могущего достигнуть от 50 до 200% и более, через диоды может протекать ток, который будет различаться в разы. Поэтому и светиться, и нагружаться они будут также по-разному. Позднее наиболее нагруженный, светящийся ярче других, перегорит или деградирует до почти полного затухания, потеряв 70-90% светового потока. Или сменит оттенок свечения с белого на желтый.

Смешанное

Комбинированное или смешанное подключение применяют при создании светодиодных матриц, состоящих из многих десятков или сотен элементов или бескорпусных кристаллов. Самые известные из них – это COB-матрицы.

Питающее напряжение и рабочий ток при комбинированном включении будут меньше номинальных рабочих. Только при таком условии матрица будет более-менее долго работать. На номинальном токе быстро выгорит самое слабое звено и начнется постепенное выгорание остальных. Оно закончится обрывами в последовательных цепочках и закорачиванием параллельных.

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

ВНИМАНИЕ! Большинство схем с прямым подключением в сеть 220 В имеют серьезный недостаток – они опасны поражением человека высоким напряжением – 220 В. Поэтому их следует использовать аккуратно, с тщательной изоляцией всех токоведущих частей.

Подробная информация о подключении светодиода к сети 220 В описана тут.

Как запитать диоды от блока питания

Самые популярные бестрансформаторные импульсные блоки питания (БП) дают 12 В с защитами по току, к.з., перегреву и пр.

Поэтому светодиоды соединяют последовательно и ограничивают их ток обычным резистором. В цепочку включают 3 или 6 диодов. Их количество определяется прямым напряжением диода. Их сумма для токоограничения должна быть меньше выходного напряжения БП на 0,5-1 В.

Особенности подключения RGB и COB светодиодов

Светодиоды с аббревиатурой RGB – это полихромные или многоцветные излучатели света разных цветов. Большинство из них собираются из трех светодиодных кристаллов, каждый из которых излучает свой цвет. Такая сборка называется цветовая триада.

Подключение RGB-светодиода производят так же, как и обычных светодиодов. В каждом корпусе такого многоцветного источника света располагаются по одному кристаллу: Red – красный, Green – зеленый и Blue – синий. Каждому светодиоду соответствует свое рабочее напряжение:

Кристаллы могут быть соединены между собой по-разному:

Поэтому номиналы токоограничивающих резисторов будут разными.

В обоих случаях корпус диода имеет по 4 проволочных вывода, контактных площадок в SMD-светодиодах или штырька в корпусе «пиранья».

В случае с независимыми светодиодами выводов будет 6.

В корпусе SMD 5050 кристаллы-светодиоды располагают так:

Подключение светодиодов типа COB

Аббревиатура COB – это первые буквы английского словосочетания chip-on-board. По-русски это будет – элемент или кристалл на плате.

Кристаллы клеят или паяют на теплопроводящую подложку из сапфира или кремния. После проверки правильности электрических соединений, кристаллы заливают желтым люминофором.

Светодиоды типа COB – это матричные конструкции, состоящие из десятков или сотен кристаллов, которые соединены группами с комбинированным включением полупроводниковых p-n-переходов. Группы – это последовательные цепочки светодиодов, количество которых соответствует напряжению питания светодиодной матрицы. Например, при 9 В это 3 кристалла, 12 В – 4.

Цепочки с последовательным включением соединяют параллельно. Таким образом набирают требуемую мощность матрицы. Кристаллы синего свечения заливают желтым люминофором. Он переизлучает синий свет в желтый, получая белый.

Качество света, т. е. цветопередачу регулируют в процессе производства составом люминофора. Одно- и двухкомпонентный люминофор дает невысокое качество, т. к. имеет в спектре 2-3 линии излучения. Трех- и пятикомпонентный – вполне приемлемую цветопередачу. Она может быть до 85-90 Ra и даже выше.

Подключение этого вида излучателей света не вызывает проблем. Их включают как обычный мощный светодиод, питаемый источником тока стандартного номинала. Например, 150, 300, 700 мА. Производитель СОВ-матриц рекомендует выбирать источники тока с запасом. Он поможет при запуске светильника с COB-матрицей в эксплуатацию.

Источник