Устройство и схема подключения светодиодной RGB ленты. RGB-светодиоды: адресуемая светодиодная лента Отличия от обычной ленты

11.01.2024

RGB технология

В самой схеме и работе многоцветной полоски есть ряд особенностей.

Отличия от обычной ленты

Как и обычная, RGB лента представляет собой печатную плату в виде узкой полосы, вдоль которой нанесены токопроводящие полоски. В отличие от стандартной, на ленте RGB таких полосок не 2, а 4 или 5 – общих и по одному для каждого цвета.

На плате методом SMM (Surface Mounted Mevice – прибор, монтируемый на поверхность) установлены резисторы и светодиоды, которые меняются в зависимости от типа ленты:

Монохромная. Могут быть любого размера и необходимого цвета.
RGB. В ней используются светодиоды SMD 5050. Этот диод состоит из трех светодиодов в одном корпусе. В монохромной ленте они одного цвета, в многоцветной – разного (красного, зеленого и синего). Такое сочетание позволяет менять цвет устройства или делать его белым. Черный цвет обеспечивает отсутствие света.
RGBW. Кроме цветных диодов, в ленте устанавливаются белые. Это дает дополнительные возможности по управлению яркостью и цветом света.

Кроме устройств, в которых управление всеми светодиодами одного цвета производится одновременно, есть приборы с чипованными диодами. В них находится микросхема, позволяющая управлять каждым светодиодом по отдельности. Это дает возможность реализовать эффекты типа «бегущие огни» или «звездный дождь».

Пример платы RGB ленты

Преимущества и способы применения

Преимуществом таких светодиодных устройств является возможность изменения цвета освещения, как вручную, так и по заранее заданной программе, а также организация разнообразных световых эффектов – переливов цвета, мерцания или, при подключении контроллера к компьютеру или музыкальному центру, светомузыки.

Такие устройства применяются в самых разных местах:

в подсветке витрин магазинов;
рекламные надписи;
создание романтической обстановки в комнате;
освещение коридора или спальни – ночью включается синий, а вечером или по сигналу датчика движения – яркий белый свет;
подсветка аквариумов.

Кроме этих вариантов возможно много других. Применение таких устройств ограничено только фантазией дизайнера.

Разноцветные ленты дают простор для возможностей дизайнеров

Выбор ленты

Один из вопросов, на который необходимо дать ответ при организации светодиодного освещения – какую полосу нужно использовать.

Степень освещенности

Прежде всего, нужно решить, в каком качестве будет использоваться светодиодная подсветка:

Декоративное освещение. Основное значение имеет функциональность контроллера.
Зонная подсветка. Это дополнительное освещение в комнате. Мощность его составляет лишь часть необходимой для всей комнаты.
Освещение рабочего места. Узнать требуемую мощность сложно, так как обычно используется вместе с основным освещением. Определяется методом подбора или при помощи онлайн-калькуляторов.
Основное освещение всего помещения. Мощность определяется по площади комнаты и ее назначению – в спальне принимается 2 Вт/м2, в кухне или детской – 3Вт /м2, а в самом ярко освещенном помещении – 3,5–4.

При составлении проекта учитываются потери света в рассеивателе или в потолочном плинтусе. Они достигают 50%. Возможен вариант двух зонной и многозональной подсветки.

Пример использования зонной подсветки. Такая лента не обеспечит освещение всей комнаты, но может подсветить нужную часть

Тип светодиода

В многоцветной полосе со светодиодами устанавливаются кристаллы SMD5050 размером 5*5 мм, состоящие из трех диодов и имеющие 6 выводов. В одноцветной ленте они одного цвета, а в полосе RGB – разного (красного, зеленого, синего). Рулон такой ленты длиной 5 метров и мощностью 144 Вт.

Кроме обычных диодов есть чипованные, WS2812B и WS2812S. Внешне они похожи на обычные, но внутри содержат ШИМ-контроллер, позволяющий управлять каждым светодиодом в отдельности. Они реализовывают разнообразные эффекты, типа «бегущие огни» или «звездный дождь». Из подобных устройств можно смонтировать LED-экран. Недостаток заключается в высокой цене и необходимости применения специального контроллера.

Плотность диодов

Яркость и цена светодиодной полосы зависит не только от размера и типа диодов. Не меньшее значение имеет плотность установки кристаллов. В ленте RGB она составляет 30–60 шт/м. Для большей яркости применяется двух, трех или четырехрядная с плотностью 120, 180, 240 шт/м соответственно.

Цвет ленты

Цвет RGB полосы регулируется яркостью светодиодов разного цвета. Если диоды включаются полностью, то лента излучает белый свет. При уменьшении яркости одного или двух цветов меняется общий цвет ленты. Это делается при помощи контроллера.

Контроллер позволяет регулировать яркость и цвет ленты

Светодиодная полоса RGB+WhiteRGBW – это двухрядная led-lenta, в которой один ряд выполнен из цветных, а второй из белых светодиодов. Это дает возможность получения пастельных цветов, а также повышенную яркость при обычном освещении.

Степень защиты IP

По уровню защиты от внешних условий устройства делятся от незащищенных (ip20, ip33) до защищенных частично (ip42, ip44) и герметичных (ip67, ip68).

Питание ленты RGB

Самый распространенный вольтаж этих устройств 12-24V. Встречаются приборы питанием 110 и даже 220V, но они мало распространены.

Выбор блока питания (драйвера) для полосы

БП для светодиодных лент выбирается по суммарной мощности устройств, которые будут к нему подключаться. Например, если соединяется 5 метров мощностью 14,4 Вт/м и 3 метра 7,2 Вт/м, то общая нагрузка составляет 14,4*5+7,2*3=93,6 Вт. Учитывая 20% запас (93,6+0,2х93,6=112,32) , мощность блока должна быть не меньше 112.32 Вт.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Важно! При подключении светодиодных приборов длинными кабелями, для того, чтобы избежать падения напряжения, используются провода большего сечения. Поэтому целесообразно взять вместо одного драйвера несколько и установить их возле места подключения.

Как и полосы, блоки питания производятся dc12-24v, а также 110 В.

Как управлять светом RGB ленты

Для управления яркостью одноцветной полосы нужен диммер, но для того, чтобы использовать все возможности многоцветных устройств, необходим контроллер. Иначе придется регулировать каждый цвет в отдельности, а световые эффекты будут недоступны.

Комплект контроллера RGB ленты

Выбор контроллера для RGB ленты

Подбор устройства управления зависит от трех факторов:

Мощность. Рассчитывается так же, как необходимая мощность БП – по общему количеству подключаемых устройств. Иногда, как при выборе БП, целесообразно приобрести не один мощный RGB-контроллер, а меньшей мощности и RGB-повторитель.
Желаемого набора функций. Видов управляющих устройств очень много, но, например, для подсветки товара в витрине или аквариума не нужен прибор с большим количеством световых эффектов, а для дополнительного освещения комнаты желательны включение по таймеру или светомузыка.
Дистанционное управление. Так же, как и при выборе функций, иногда это необходимо, а в других ситуациях это зря потраченные деньги.

При подборе эти моменты учитываются, чтобы не приобретать слишком дорогой прибор, и при этом его возможности были вполне достаточны.

Виды контроллеров

Контроллеры для управления светодиодными лентами RGB существуют разных типов: от самых простых, кнопочных, до оснащенных микропроцессорами и Wi-Fi.

Обычные устройства могут только выбрать определенный цвет и обеспечить несложные световые эффекты. Используются для подсветки витрин магазинов и других мест.

Более сложные модели можно программировать на изменение цвета и эффектов по таймеру. Они могут иметь разъем под flash-память и реагировать на освещенность в комнате и на улице. Существуют также bluetooth-контроллеры, с соответствующим пультом.

Самые сложные устройства могут подключаться к системе «умный дом».

Большинство полос имеют пульт дистанционного управления. Он бывает:

на кнопках;
инфракрасным;
на радиосигналах;
управление по Bluetooth;
управление по Wi-Fi.

Два последних могут заменить iPhone или мобильный телефон с Андроидом.

Управлять лентой можно с помощью смартфона

Кроме обычных контроллеров, есть самодельные устройства, работающие на основе микропроцессорной платы Ардуино. Такие самоделки управляют простыми или чиповаными светодиодами, создают световые или цветомузыкальные эффекты. К Arduino-controller также подключаются датчики движения или освещенности.

Режимы работы контроллера RGB

Светодиоды в лентах устанавливаются двух типов:

простые, управление которыми осуществляется изменением питающего напряжения одновременно по всей длине;
чипованные, с цифровым управлением цвета каждого диода в отдельности.

Соответственно, контроллеры работают в двух режимах — аналоговом и цифровом. Это разные типы устройств и они не взаимозаменяемые.

Способы подключения

Есть два варианта подключения ленты RGB:

пайка;
коннекторы.

Соединение пайкой

Для того чтобы припаять кабель к светодиодной полосе, необходимо:

Провод сечением до 0,5 мм2. Более толстый может оторвать контактные площадки.
Паяльник мощностью до 25 Вт. Мощный паяльник перегреет место пайки, и площадка отклеится от основания.
Припой и нейтральный флюс.
Термоусадочная трубка длиной 30 мм.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Внимание! Активный флюс использовать нельзя. Он разрушит провод или контактные полоски, а также приведет к КЗ, после чего ленту придется ремонтировать.

Коннекторы для светодиодной полосы RGB

Современный способ подключения – коннекторы. Это небольшие пластмассовые устройства, внутри которых контактные площадки для присоединения к ленте. Их количество должно соответствовать количеству токопроводящих полосок 2, 4 или 5.

Эти приборы выпускаются для различных вариантов подключения:

с выводами, для подачи питания;
соединительные, предназначенные для подключения двух отрезков полосы;
угловые, для соединения под углом;
в форме «Т» или крестообразные.

И многие другие. С помощью коннекторов можно произвести ремонт устройства своими руками.

Подключение к контроллеру RGB большей длины, чем его номинальная мощность

При управлении светодиодами мощностью, превышающей параметры контроллера, или при подключении устройств, расположенных на большом расстоянии, используется RGB-повторитель.

Сигнал на него поступает от контроллера по тонким кабелям, и устройство управляет свечением рядом расположенных отрезков ленты.

Видео обзор работы комплекта с пультом

📋 Пройдите тест и проверьте ваши знания

Современные технологии освещения позволяют реализовать любые задумки дизайнеров в световом оформлении помещений, комнат, кухонь, ванных комнат, спален. Разберем особенности технических характеристик и применения светодиодной ленты RGB на 12V, 24V и 220V. Про высоковольтный вариант многие просто не знают. Еще называется многоцветная или мультицветная.

1. Характеристики
2. Таблица мощности и яркости
3. Четырехцветная RGBW
4. Принцип работы
5. Схема подключения
6. Блоки управления
7. Пример цен
8. Коннекторы для светодиодной ленты RGB
9. Видео обзор работы комплекта с пультом

Характеристики

Отличие RGB диода (слева) от обычного белого. Фото в высоком качестве, как под микроскопом

Главным образом на лето 2015 года трехцветную ленту выпускают на SMD 5050. Как и стандартную, выпускают под 3 питающих напряжение 12B, 24B, 220B. Низковольтные ничем не отличаются между собой, кроме установленного резистора и имеют одинаковую схему соединения в цепи.

Высоковольтная отличается по принципу работы и соединения световых элементов. Основные отличия:

диоды соединены последовательно по 60 штук;
режется только кратно 1 метру, обычная кратно 5 см.;
питается прямо от сети 220 вольт;
при выходе из строя 1 Led, гаснет целый метр;
защищена силиконовой или ПВХ оболочкой;
можно подключать цельным отрезком, до 80-100 метров, хватит чтобы кран башенный обмотать;
мерцает с частотой 100Гц.

Из-за мерцания с частотой в 100 Герц нельзя использовать в жилых помещения для постоянного освещения. Это вызывает головные боли и другие недомогания. Для подключения Вольт требуется выпрямитель, обычно он мощностью 500-900W, и невысокой цены.

Таблица мощности и яркости

Разновидности РГБ, угловой вариант

Стандартное количество светодиодов это 30 led или 60 led на 1 м., редко встречаются на 72 led/м. В таблице показан суммарная яркость и мощность всех цветов одновременно на SMD 5050 на 1 м. ленты на 12V.

Светодиодов на метр	Яркость, Лм	Мощность, Вт
15	200	3
30	400	6
60	800	12
72	940	14,4
120	1600	24

Четырехцветная RGBW

Особо хочу выделить светодиодную ленту RGB +W, еще называется мультицветная, многоцветная. Самое интересное применение, это использование натяжного, подвесного или многоуровневого. Но для подключения могут потребоваться особые блоки управления и коннекторы. Другой способ, это использовать отдельные блоки для белых и трехцветных.

В первом поколении чередуются обычные белые и RGB светодиоды. Белый светодиод может стоять любой мощности от 3528 до 5630.

Благодаря быстрому техническому прогрессу, первое поколение быстро мутировало во второе, более компактное. В один корпус поставили 4 кристалла разного цвета, включая один с люминофором. получился четырехцветный светодиод 5050.

Принцип работы

Трехцветный RGB светодиод SMD 5050 состоит из 3 диодов SMD 3528 размещенных в одном корпусе. Используется 3 разных цвета R-красный, G-зеленый, B-синий. При помощи смешивания этих 3 цветов получаем любые цвета и оттенки.

Визуальным отличием обычной ленты от РГБ будет наличие 3 резисторов на одной отрезной секции и соответствующая маркировка. У обычной ставиться только один резистор.

резистор у каждого светодиода;
РГБ бесцветный, обычный желтого цвета;
4 контактных площадки.

Схема подключения

Параллельное подключение РГБ контроллеру

На блоке управления нанесена маркировка, а провода имеют соответствующий цвет.

Запрещено подключать диодную ленту длиной более 5 м. последовательно, из-за того что падает напряжение и происходит нагрев медного проводника. К концу оно падает на 1,5 вольта, получается на конце яркость ниже на 10-15%. Чтобы следующий отрезок после 5м. можно было полноценно подсоединить, используют RGB усилитель. На большой длине он усиливает управляющее напряжение от РГБ контроллера. Всё это позволяет избежать использования очень длинных проводов от контроллера напрямую.

Схема подсоединения для модели на 220 вольт

В видео обзоре участвует один из самых популярных и недорогих комплектов. Коллега продемонстрирует различные режимы работы. Расскажет и покажет пошаговое подключение светодиодного комплекта:

источник питания электронный трансформатор;
блок контроллера с пультом ДУ;
ленточный источник света.

Блоки управления

Блоком управления называется РГБ контроллер, который выполняет функцию включения каждого цветового канала. Более продвинутые модели могут смешивать цвета для получения 256 цветов. Комплектуются пультами ДУ. Самые последние модели управляются через WiFi со смартфона на Android, требуется специальное приложение.

Конструкция высоковольтной отличается от 12V. В цепи отсутствует блок питания на 12В, питание присоединяется прямо к контроллеру РГБ.

Пример цен

Пример правильных средних цен, в таблице указана класс светодиодной ленты РГБ: Эконом, Стандарт

Цен могут сильно повышаться в зависимости от качества исполнения диодной ленты и используемых комплектующих. Потому, что светодиоды производятся бюджетного уровня, которыми китайцы торгуют и которые я покупать не рекомендую, получается дороже и хуже чем в России из-за повышения курса доллара 2015 года. Больше всего популярен средний ценовой сегмент, оптимальный по соотношению цена и качество.

Пользуясь отличием цен, хотя с виду одинаковая, недобросовестные магазины и продавцы могут бюджетный товар продавать как премиум. Кто покупает впервые, не увидит обмана и отличий. Качество, яркость и срок эксплуатации будут в 2-3 раза хуже.

Коннекторы для светодиодной ленты RGB

Соединители состоят из 4 проводов с соответствующей световой маркировкой. Кроме проводных коннекторов применяются разъёмы, в том числе и угловые. Для отсутствия разрывов при монтаже, она выпускает в угловом варианте.

Видео обзор работы комплекта с пультом

Видео о режимах работы китайского светодиодного комплекта. Демонстрация работы пульта ДУ.

Мы не раз рассматривали разнообразные светодиоды, строение, использование и т.д. и т.п. Сегодня я хотел бы остановиться на одной из разновидностей светодиодов (если так можно говорить) - RGB светодиодах.

Что такое RGB светодиод и устройство

Соединение RGB диодов с ШИМ Altmega8

Аноды RGB светодиода подключаем к линиям 1,2,3 порта В, катоды соединяем с минусом. Чтобы получить разнообразные палитры цвета на аноды будем подавать ШИМ сигнал в определенной последовательности. В этом примере мы специально используем программный ШИМ, хотя на Atmega8 можно без проблем получить аппаратный ШИМ на 3 канала. Программный ШИМ можно использовать в случаях нехватки таймеров/счетчиков и по другим причинам. Для генерации ШИМ определенной частоты используем прерывание по переполнению 8-ми битного таймера Т0(TIMER0_OVF_vect). Так как предделитель не используем частота переполнения таймера будет равна 31250Гц. А если переменная "pwm_counter" считает до 163, то частота ШИМ будет равна 190 Hz. В обработчике прерываний исходя из значений в переменных pwm_r, pwm_g, pwm_b переключаются ножки порта В. Цветовые эффекты настраиваются с помощью функций, где задается время свечения светодиода. В тестовой программе сначала загораются красный, зеленый, синий, белый цвета, а потом начинается цикл с переходами цвета.

Программный код:

// Управление RGB светодиодом. Программный ШИМ

#include

volatile char pwm_counter,pwm_r,pwm_g,pwm_b;

// Прерывание по переполнению Т0

ISR (TIMER0_OVF_vect)

if (pwm_counter++ > 163)

pwm_counter = 0;

if (pwm_counter > pwm_r) PORTB |= (1 << PB1);

if (pwm_counter > pwm_g) PORTB |= (1 << PB2);

if (pwm_counter > pwm_b) PORTB |= (1 << PB3);

// Процедура задержки в микросекундах

void delay_us(unsigned char time_us)

{ register unsigned char i;

for (i = 0; i < time_us; i++) // 4 цикла

{ asm (" PUSH R0 "); // 2 цикла

asm (" POP R0 "); // 2 цикла

// 8 циклов = 1 us для 8MHz

// Процедура задержки в миллисекундах

void delay_ms(unsigned int time_ms)

{ register unsigned int i;

for (i = 0; i < time_ms; i++)

{ delay_us(250);

// Красный цвет

void red (unsigned int time)