RGB светодиод: принцип работы, подключение и распиновка многоцветных диодов, что такое Arduino, как настроить плавное изменение цвета

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.

Схемы подключения двухцветных светодиодов

Чтобы сделать электроприбор своими руками, необходимо знать, как подключить двухсветный светодиод. Самый простой (но не совсем правильный) вариант – подключаем питания к ножкам через резистор и определяем циклов включения/выключения.

Чтобы добавить к схеме резистор, необходимо рассчитать значения его сопротивления и мощности.

С 2015 года ГОСТом 29433-2014 определены новые параметры напряжения электросети:

• номинальное 230 В;
• минимальное 207 В, под нагрузкой 198 В;
• максимальное 253 В.

Сопротивление резистора должно иметь такое значение, чтобы через него мог протекать ток, необходимый для нормального функционирования двухцветного светодиода, но элемент при этом не перегревался. Поэтому значение номинального тока 20 мА для расчетов заменяется другим значениеем – 7 мА = 0,007 А, позволяющим диоду нормально светиться.

Сопротивление:

Купить нужно элемент на 33 кОм.

Мощность резистора:

Купить нужно элемент на 2 Вт.

Для проверки рассчитывается ток при максимальном напряжении:

Мощность:

Это значит, что резистор на 2 Вт не перегреется даже при максимальном значении напряжения сети.

Внимание! Если двухцветный светодиод имеет 2 вывода, он подключается при помощи одного резистора. При наличии трех выводов требуются 2 резистора, сопротивление вычисляется отдельно для каждого (ток у кристаллов с различным цветом отличается).

На таймере 555

Таймером 555 называют интегральное устройство, генерирующее импульсы через определенные промежутки времени. Доступны модели в пластиковом и металлическом DIP и SMD корпусе на 4,5 – 16 В. Основная сфера применения в быту – управление трехцветными лентами и лампами. Таймер 555 включает цвета поочередно. Стандартное напряжение питания 5 В, перевести на 12 В можно, если поменять сопротивление резисторов.

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.

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.

По-сути нужного цвета светильника можно добиться, изменяя яркость каждого из трех цветов светодиода, которые будут светить одновременно из-под одного плафона и, сливаясь в один цвет, будут давать тот, который нам нужен.

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.

Принцип работы двухцветных светодиодов

Принцип работы элементов с двумя выводами простой. Цвет свечения меняется одновременно с изменением полярности подключения. Это значит, что цвет полностью зависит от того, в какому пути проходит ток. При подаче плюса на один из выводов один кристалл начинает светиться, второй запирается. После смены полярности запертый начинает светиться, светящийся запирается.

Такая схема используется в индикаторах, работающих от переменного напряжения. Двухцветные диоды соединяются параллельно и встречно, ток ограничивает один резистор. Такие элементы часто монтируются в кнопочные выключатели, при помощи которых меняется цвет свечения.

Так как цвет свечения светодиодов ненасыщенный и тусклый, при смешении образуется оттенок, который человеку сложно определить. Еще одна особенность – изменение оттенка при взгляде на источник света с различных ракурсов.

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.

Причины зависимости параметров от типоразмера

Безусловно, размеры корпуса косвенно влияют, например, на такой параметр, как максимально допустимая мощность, подаваемая на светодиод. Или на напряжение питания (в большем корпусе можно разместить большее количество кристаллов, соединенных последовательно). Но могут ли они оказать влияние, скажем, на индекс цветопередачи? И, если да, чем обусловлено такое влияние?

Помимо уже упомянутых физических параметров, напрямую зависящих от размеров корпуса светодиода, есть еще как минимум два фактора, определяющих его характеристики. Во-первых, это то, для каких применений изначально разрабатывались SMD-све-тодиоды данного типоразмера. Ситуация на рынке светотехники быстро меняется. Разработали, например, хорошие SMD-светодиоды специально для замены люминесцентных ламп, а тут случилось перепроизводство ретрофитов. Тогда вместо ретрофитов эти светодиоды идут в светильники. Во-вторых, время появления данного типоразмера на рынке. Для SMD-светодиодов каждый типоразмер жестко привязан к технологическим процессам. Причем для определенного типоразмера эти процессы у разных производителей практически одинаковы. Если технологию усовершенствовали, то в результате, как правило, хоть на долю миллиметра, но размеры корпуса изменились. Именно это обстоятельство и позволяет указывать в данных по светильникам в качестве основного параметра светодиодов их типоразмер.

Для снижения себестоимости готовой продукции компании, производящие светильники, практикуют закупки SMD-светодиодов от разных производителей, какие в данный момент стоят дешевле. В разных партиях светильника одной и той же модели могут применяться светодиоды различного происхождения, но их типоразмер остается неизменным.

Рассмотрим наиболее распространенные типоразмеры SMD-светодиодов и свойственные им особенности.

SMD 3528

Самый «древний» типоразмер SMD-светодиодов, появился еще в середине 2000-х годов. Изначально разрабатывался для подсветки ЖК-матриц, для чего он используется до сих пор. Именно на его примере были перенесены технологии из подсветки ЖК-матриц в освещение.

Из-за особенностей конструкции мощность SMD 3528 ограничена значением 0,1 Вт

Внутри светодиода SMD 3528 находится только один кристалл, поэтому падение напряжения в прямом направлении для белого светодиода лежит в пределах от 2,8 до 3,5 В. Корпус, как правило, имеет два вывода.

Недостатком светодиодов типоразмера 3528 является плохой отвод тепла от кристалла. По сути, отвод тепла возможен только в воздух, обтекающий корпус небольших размеров, а также в плату через паяные соединения, но размер контактных площадок тоже очень маленький. Все эти обстоятельства ограничивают подводимую к светодиоду мощность значением 0,1 Вт.

Основным преимуществом типоразмера 3528 является исключительная дешевизна светодиодов. Главным образом это связано с тем, что используются уже давно существующие производственные линии, затраты на которые уже многократно окупились. При этом, как правило, используются морально устаревшие технологии, из-за чего светоотдача таких светодиодов составляет порядка 70 лм/Вт.

Оптимальное применение SMD 3528 в светотехнике — светодиодные ленты для декоративной подсветки. Малые размеры корпуса в сочетании с дешевизной позволяют размещать светодиоды на ленте с большой плотностью, в результате чего при взгляде издалека светодиоды сливаются в непрерывную линию.

Светодиоды SMD 3528 — удачный выбор для декоративных светодиодных лент

Но для мощных осветительных лент, светильников, а также ретрофитов типоразмер 3528 не подходит, хотя в самой дешевой продукции малоизвестных производителей и применяется. Обычно для достижения приемлемых для светильника параметров светодиоды SMD 3528 «разгоняют», то есть вводят в форсированный режим, не предусмотренный разработчиками. Обратной стороной «разгона» является снижение времени службы светодиода против заявленного производителем.

SMD 2835

Тем не менее, размеры светодиода 3,5 х 2,8 мм оказались удобными для лент и ретрофитов. В результате в 2011 году была предложена конструкция корпуса такого светодиода, отличающаяся пониженным тепловым сопротивлением (4°С/Вт). Такой корпус имеет контактные площадки увеличенного размера, что обеспечивает эффективный теплообмен с платой. Нижняя поверхность корпуса ровная, в некоторых моделях светодиодов, в дополнение к контактным площадкам, через которые подается питание, есть еще и контактная площадка для теплоотвода.

Типоразмер 2835 пригоден не только для лент, но и для офисных светильников

Новый типоразмер назвали SMD 2835. То есть размеры те же, но изменения отражены перестановкой двух групп цифр в обозначении.

Максимальная подводимая мощность для типоразмера 2835, в зависимости от модификации, может составлять от 0,2 до 1 Вт. Светоотдача составляет около 100 лм/Вт.

Обычно в корпусе 2835 только один кристалл, но для мощных светодиодных лент выпускаются светодиоды SMD 2835 стремя кристаллами, включенными последовательно, прямое напряжение на таком светодиоде составляет 9-10 В.

Основное предназначение светодиодов SMD 2835 — ретрофиты и мощные осветительные ленты. Есть удачные примеры использования данного типоразмера и в недорогих офисных светильниках.

SMD 5050

Размер корпуса увеличен до 5×5 мм, что позволило разместить в нем три кристалла. Корпус имеет шесть выводов, то есть у каждого светодиода есть своя пара выводов. Выпускаются белые или монохромные светодиоды типоразмера 5050, а также RGB светодиоды. Для белых или монохромных можно реализовать последовательное соединение кристаллов, в результате чего прямое напряжение на белом светодиоде, в зависимости от модификации, составляет от 8,4 до 11,5 В. Данная возможность оказалась очень востребованной производителями светодиодных лент, так как позволяет использовать в ленте только параллельное соединение светодиодов. А это, в свою очередь, при напряжении питания 12 В уменьшает шаг резки ленты до одного светодиода против треху SMD 3528.

Отличительная особенность SMD 5050 — возможность размещения в корпусе трех кристаллов разных цветов

Недостатком типоразмера 5050 заключается в том, что в конструкции такого корпуса был «законсервирован» технологический уровень конца 2000-х годов, когда он был разработан. Тепло может отводиться за счет обтекания корпуса воздухом или за счет передачи на плату через контактные площадки небольшого размера, используемые для подачи питания. Суммарная подводимая мощность для всех кристаллов такого светодиода не превышает 0,2 Вт, хотя, конечно, производители бюджетных светильников и ретрофи-тов широко применяют «разгон». Наличие трех кристаллов в одном корпусе дает повышенный нагрев, так что при «разгоне» светодиоды типоразмера 5050 очень быстро выходят из строя. Производители сверхбюджетных светильников очень любят типоразмер 5050 за повышенное прямое напряжение, что упрощает построение светильника по бездрайверной схеме, характеризующейся высоким уровнем пульсации.

Светодиоды типоразмера 5050 продолжают совершенствоваться, так как для недорогих декоративных светодиодных лент, особенно RGB, ничего лучше пока не придумали. Светоотдача для светодиодов белого свечения составляет 80-90 лм/Вт. Но для светильников и ретрофитов типоразмер светодиодов 5050 безнадежно устарел.

SMD 5060

На самом деле, этот типоразмер должен по правилам называться SMD 5055, так как размер корпуса составляет 5 х 5,5 или 5 х 5,4 мм. Но по маркетинговым причинам его назвали SMD 5060, чтобы подчеркнуть принадлежность к следующему поколению по сравнению с предшественником SMD 5050.

Помимо небольшого увеличения размера корпуса, снижено температурное сопротивление, что обеспечило лучший тепловой режим для светодиодов. Это позволило повысить надежность светодиодов и увеличить светоотдачу до 100 лм/Вт. Верхний предел подводимой мощности поднялся до 0,3 Вт. Улучшение температурного режима работы коснулось и люминофора, что повысило стабильность его параметров. Поэтому белые светодиоды SMD 5060 обладают более высоким CRI (около 80) по сравнению с SMD 5050.

В остальном конструкция сохранила прежние особенности: 3 кристалла, 6 выводов, возможность создания RGB-светодиодов в данном типоразмере.

Основное применение SMD 5060 — осветительные светодиодные ленты. Как правило, такие светодиоды устанавливают в современные ленты с напряжением питания 24 В, шаг резки составляет 2 светодиода.

SMD 5630

Предыдущие типоразмеры предусматривали квадратную или схожую с ней форму. Но, с точки зрения эффективности теплоотвода, предпочтительно соотношение сторон корпуса SMD-светодиода, близкое к 2:1. Когда этот факт был установлен учеными, производители SMD-светодиодов стали разрабатывать типоразмеры с данным соотношением. Люминофор в таких светодиодах занимает почти всю лицевую поверхность, что обеспечивает более мягкий свет. Большие контактные площадки, гладкая нижняя поверхность и наличие (опционально) специальной дополнительной площадки для отвода тепла позволяют повысить подводимую мощность до 0,3 Вт.

Светодиоды SMD 5630 широко используются в лампах-ретрофитах

В светодиодах типоразмера SMD 5630 используется только один чип, но контактных площадок предусмотрено четыре, что улучшает тепловой контакт и делает более прочным крепление. Последнее обстоятельство делает удобным применение SMD 5630 в лампах типа «кукуруза», где светодиоды располагаются на поверхности корпуса лампы. Другой сферой применения SMD 5630 являются мощные осветительные ленты.

SMD 5730

Относительно современный типоразмер. По сравнению с SMD 5630 имеет немного большие размеры и только два вывода. Подводимая мощность может достигать, в зависимости от модификации, 0,5 или даже 1 Вт. Светоотдача составляет 100-130 лм/Вт. Всего этого удалось достичь благодаря расположению светодиода на металлической подложке, которая с нижней стороны корпуса находится в непосредственном контакте с платой.

Наиболее распространенные типоразмеры SMD-светодиодов

Благодаря высокой светоотдаче, светодиоды SMD 5730 нашли свое применение в модулях для промышленного освещения. Также светодиоды типоразмера SMD 5730 иногда используются в мощных осветительных лентах.

Пример мощной осветительной ленты со светодиодами SMD 5730

SMD3014

Наиболее современный типоразмер, такие светодиоды массово выпускаются с 2013 года. Изначально этот типоразмер разрабатывался для решения задачи замены люминесцентных ламп Т5 на светодиодные ретрофиты. Это предъявляло повышенные требования к светодиодам, так как указанный тип ламп имел светоотдачу более 100 лм/Вт, а также высококачественный трехполосный люминофор, обеспечивающий превосходную точность цветопередачи. Поэтому светодиоды типоразмера SMD 3014 имеют светоотдачу 100-140 лм/Вт и CRI, достигающий 90. Позже выпуск светодиодных ретрофитов Т5 для широкого применения был признан экономически нецелесообразным, тем не менее, светодиоды SMD 3014 продолжили свою жизнь в качестве источника света с высокими характеристиками.

В корпусе размещается один, реже — два кристалла, соединенных последовательно. Прямое напряжение составляет приблизительно 3 или 6 В, в зависимости от количества кристаллов.

Металлические контактные площадки, через которые подводится электропитание, занимают почти всю площадь нижней поверхности, что обеспечивает отличный теплоотвод. SMD 3014 — самый маленький типоразмер для SMD-светодиодов, предназначенных для освещения, подводимая мощность не превышает 0,1 Вт. Но зато эти светодиоды можно размещать близко друг к другу, что открывает новые возможности для дизайнеров. Благодаря своим особенностям, SMD 3014 используются также в светильниках и светодиодных лентах с переменной цветовой температурой.

Типоразмер 3014 создавался изначально для замены люминесцентных ламп Т5, но потом его сфера применения была расширена

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.

Область применения

SMD LED используют везде, где нужно что-то осветить, подсветить или попросту украсить. Они стали базовым элементом в лампочках общего освещения, в индикаторных панелях и ЖК-телевизорах, в системах аварийного освещения. Самым популярным товаром, собранным на SMD светодиодах по-прежнему остаётся светодиодная лента, а также её модификации в виде линеек и модулей.

В новой вариации многоцветные ленты конструируют на группах, которые состоят из четырёх мощных светодиодов разного цвета «R+G+B+W». В сумме их светоотдача намного больше, чем у привычных светодиодов SMD 5050, а наличие независимого white LED расширяет световые оттенки.

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.

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.

Чем ниже скважность импульсов канала, тем ярче свечение соответствующего led диода. Программа управления скважностью импульсов цветовых каналов зашита в микросхеме контроллера. Такое изменение скважности импульсов, осуществляемое в целях управления процессом, называется ШИМ (широтно – импульсной модуляцией).

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.

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.

Сравнительная таблица рассмотренных LED SMD

В сводной таблице приведены характеристики всех рассмотренных светодиодов.

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.

Применение

Несмотря на свой не слишком широкий спектр излучения, двухцветные светодиоды находят собственную нишу в приборостроении.

Их используют для световой сигнализации, в декорировании помещений, в рекламе. Двухцветные светодиоды являются индикаторами вращения двигателя, работающего от постоянного тока. Они показывает, в какую сторону происходит вращение.

Аналогичное применение находят трехцветные светодиоды, работающие на двух кристаллах. Их преимущество перед трехкристаллическими светильниками заключается в сравнительно низкой стоимосте. В тоже время возможности приборов достаточно широкие.

Работу такого светодиода хорошо иллюстрирует индикаторная лампочка зарядного устройства наших фотоаппаратов, телефонов, планшетов и многих других приборов. При разрядке аккумулятора она светится красным, а при полной зарядке – зеленым.