RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RGB-led и Arduino. Контроллер управления светодиодной лентой своими руками – схема Своими руками электронная схема управления светодиодной лентой

Используются для подсветки или в качестве основного освещения уже не один год. Цена на них постоянно падает, а ассортимент растет. Но если есть необходимость, то можно сделать светодиодную ленту своими руками.

Преимущества светодиодной ленты

Светодиодная лента

LED-полоса имеет ряд преимуществ перед другими источниками света:

как и все светодиодные светильники, это самый экономичный источник света;
полоска со светодиодами занимает мало места, ее можно спрятать под полкой, карнизом или в другом малодоступном месте;
самое распространенное напряжение питания – 12 В, поэтому такую полосу допускается использовать в сырых помещениях;
гибкость основы позволяет монтировать устройство на криволинейных поверхностях.

Применение самодельной светодиодной ленты

Такую конструкцию можно использовать для подсветки в самых разных местах – если спрятать за карниз или шкаф, то подсветка натяжного или обычного потолка придаст комнате романтический вид. Установка на кухне, на нижней поверхности кухонного гарнитура, осветит рабочую поверхность, а над горшками с комнатными растениями добавит им света в пасмурную погоду.

Подсветка кухни светодиодной лентой

Такую самоделку можно использовать в машине и на велосипеде, в качестве габаритных огней или сигнала поворота авто. На музыкальном центре, с помощью RGB-контроллера, она обеспечит световые эффекты – огни будут мигать в такт музыке.

Подсветка рабочего стола

Как изготовить светодиодную ленту своими руками

Изготовление светодиодной ленты

Копию LED-полосы фабричного производства изготовить в домашних условиях очень трудно. Она представляет собой печатную плату на гибкой основе, на которой смонтированы светодиоды и резисторы серии SMD. В домашних условиях эти материалы можно заменить текстолитовой полоской и обычными светодиодами и сопротивлениями, на ножках.

Необходимые инструменты и материалы

Для самостоятельного изготовления светодиодной ленты необходимы следующие инструменты:

ножницы или резак для отрезания текстолитовой полосы;
шило или тонкое сверло, соответствующее толщине ножек светодиодов и резисторов;
паяльник с припоем и канифолью;
строительный фен для прогрева термоусадочной трубки.

Кроме инструментов, необходимы следующие материалы:

Светодиоды. Количество зависит от напряжения, необходимого для работы каждого из светодиодов, напряжения питания – 12 В или 24 В, и желаемой яркости. Самодельная полоса подключается также к батарейке или USB. При изготовлении RGB-ленты диоды нужны разных цветов – красные, зеленые и синие.
Резисторы. Они необходимы для ограничения тока, протекающего через светодиоды.
Полоса гетинакса или текстолита толщиной 0,5 – 1 мм. При наличии фольгированного гетинакса можно изготовить печатную плату.
Отрезки провода для монтажа схемы. Сечение может быть любым, но не более 0,35 мм2, иначе они будут слишком жесткими.
Полоска, вырезанная из непрозрачной пластиковой бутылки или другой тонкой пластмассы. Размеры этой полосы совпадают с размерами текстолитовой полоски.
Прозрачная термоусадочная трубка. Диаметр должен позволять надеть ее на готовую полосу, а длина на 30 мм больше ее.

Процесс изготовления

светодиодная полоска своими руками

Изготовление самодельной светодиодной полоски состоит из нескольких этапов:

Составление принципиальной схемы. У каждого светодиода есть номинальное напряжение и ток. Исходя из этого, они соединяются группами последовательно с токоограничивающим резистором. Его номинал и мощность можно рассчитать по закону Ома или воспользоваться одним из онлайн-калькуляторов.
Отрезается текстолитовая полоска. Длина и ширина полоски должны позволять разместить на ней все элементы схемы.
Шилом или тонким сверлом сверлятся отверстия для монтажа деталей. Светодиоды размещаются в ряд, на одинаковом расстоянии друг от друга, а резисторы между ними, сбоку или с обратной стороны полосы, в зависимости от местных условий. Для изготовления RGB-полоски светодиоды располагаются с чередованием цвета.
В просверленные отверстия вставляются элементы полосы.
Отрезками провода с помощью паяльника соединяются все элементы согласно схеме.
Припаиваются провода для подключения.
Для придания конструкции более эстетичного внешнего вида полосы со светодиодами и вырезанная полоса из бутылки помещаются в прозрачную термоусадочную трубку. Полоса из бутылки размещается с задней стороны полоски со светодиодами.
Термоусадочная трубка прогревается феном для стягивания всех деталей в одно целое. Для использования конструкции в воде, например, в аквариуме, ее концы герметизируют силиконовым герметиком. Это делает конструкцию водонепроницаемой.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Осторожно! Герметик должен быть нейтральным. Пары уксуса от уксусного герметика могут разрушить провода или вызвать короткое замыкание.

Управление свечением

Если просто подключить светодиодную полосу просто подключить к источнику питания, то единственный результат – постоянная яркость света. Если же на LED-полоске установлены разноцветные светодиоды, то они будут гореть одновременно.

Для простой регулировки яркости от min до max можно использовать диммер, мощностью на 20% превышающей мощность полосы со светодиодами.

Для управления RGB-лентой лучше взять контроллер.

Выбор контроллера

Контроллер для светодиодных лент

Без контроллера можно управлять яркостью свечения только одноцветной ленты. Для управления многоцветной необходим контроллер. Он даст возможность плавной настройки цвета и его изменений по заданной программе, например, переливание. Его мощность должна на 20% превышать мощность светодиодной полоски. Кроме мощности контроллеры отличаются по типу:

Контроллер без пульта дистанционного управления. Самые дешевые. Управление осуществляется прямо на устройстве вручную или по встроенной программе.
Контроллер с инфракрасным пультом (ИК) дистанционного управления. Такие пульты работают в пределах прямой видимости до 10 метров.
Контроллер с радиопультом дистанционного управления. Такие пульты работают на расстоянии до 20 метров. Управление может производиться через стены и перегородки.
Контроллер, работающий по WI-FI каналу. Такие устройства могут оснащаться любыми пультами, но кроме этого возможно управление с помощью компьютера или мобильного телефона, а также подключаться к системе «Умный дом».

Подключение контроллера

Контроллер и блок питания располагаются рядом с лентой. Если светодиодных конструкций несколько, и они располагаются на значительном (несколько метров) расстоянии друг от друга, то каждая из них подключается к RGB-повторителю.

Это делается для уменьшения длины кабелей, по которым идет большой ток. При большой длине кабеля падение напряжения слишком велико и свет становится тусклым.

Монтаж

Готовая конструкция закрепляется на месте разными способами:

пластиковыми хомутами;
конструкция в термоусадочной трубке закрепляется двухсторонним скотчем;
негерметичная текстолитовая полоса закрепляется также саморезами или винтами через заранее просверленные отверстия;
силиконовым герметиком или «жидкими гвоздями».

Внимание! Для закрепления полосы без термоусадочной трубки используется нейтральный герметик.

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.

Существует множество контроллеров, которые являются компактными устройствами, позволяющие изменять свечение RGB светодиодной ленты по своему желанию. При помощи подобных контроллеров можно создавать различные цветовые композиции подсветки интерьера, тем самым сделать комфортную обстановку в квартире, которая поможет расслабиться и приятно отдохнуть.

В данной статье приведена схема RGB контроллера светодиодов или ленты , который можно собрать своими руками.

Схема собрана на популярном микроконтроллере PIC16F628 . Изменение и переключение яркости реализовано при помощи . Контроллер позволяет управлять RGB светодиодами либо RGB светодиодной лентой по схеме подключения с общим анодом, суммарным током 10А и напряжением до 35 вольт.

Управление контроллером осуществляется двумя блоками переключателей SA и SB. Первый из них (SA) отвечает за переключение скорости изменения эффектов свечения, а при помощи второго (SB) можно выбрать одну из шести схем работы контроллера:

Описание работы устройства

Схема обеспечивает плавное переливание всех трех цветов с градацией 256 по каждому цвету, что в общей сложности получается более 16 миллионов оттенков.Питание контроллера светодиодов осуществляется стабилизатором DA1. На вход DA1 подается напряжение соответствующее напряжению питания светодиодов. Необходимо отметить, что в схеме отсутствует , который ограничивает ток.

Для светодиодов малой мощности ток потребления можно ограничить путем подключения соответствующего сопротивления. В светодиодных RGB лентах эти резисторы уже включены возле каждого светодиода, и ленту можно подключить напрямую к контроллеру, не забыв выбрать необходимое напряжение для данной ленты. Для более мощных светодиодов потребуется специальный , который можно сделать самостоятельно своими руками.

Управляющие сигналы с выходов микроконтроллера поступают на силовые ключи, в роли которых выступают мощные MOSFET транзисторы, рассчитанные на нагрузку до 10А.

Перечень необходимых деталей:

1 шт. — Микроконтроллер PIC16F628A;
1 шт. — Кварцевый резонатор на 20МГц;
2 шт. — Конденсатор 22пкФ;
1 шт. — Микропереключателя на 3;
1 шт. — Микропереключателя на 2;
3 шт. — Транзисторы IRL3103, IRL3705N, IRL2 203N;
1 шт. — Стабилизатор L78L05;
1 шт. – Конденсатор 10мкф х 16В;
2 шт. – Конденсатор 0,1мкф;
7 шт. – Резистор 4,7кОм;
3 шт. – Резистор 10кОм;
3 шт. – Резистор 680Ом.

Многоцветной лентой, нужно знать, как ее правильно подключить к сети. В отличие от одноцветной модели, которая подсоединяется только к блоку питания, здесь еще нужно дополнительно приобрести контроллер и усилитель. О том, как выполнить подключение RGB светодиодной ленты от 5 до 20 метров, мы расскажем Вам далее!

Основные элементы системы

Для того чтобы подключить RGB ленту своими руками нужно в первую очередь определиться с ее протяженностью. На основании этого уже выбираются подходящие устройства для системы освещения и создается подходящая схема подключения. Что касается устройств, то основными считаются RGB контроллер, блок питания и усилитель. Подробно рассмотрим предназначение каждого элемента в цепи.

Блок питания нужен для преобразования 220 Вольт от сети в 12/24 В, от которых работает сам источник света. Предназначение контроллера – управление цветовым свечением светодиодов (наглядно увидеть его работу Вы сможете на видео, которое мы предоставим ниже). Усилитель нужен для того, чтобы подключить более 5 метров RGB светодиодной ленты одновременно. Также в комплекте присутствует дистанционный пульт управления, на котором можно выбрать определенный уровень свечения и цвет диодов.

С комплектующими системы разобрались, теперь хотелось бы рассказать Вам о том, какие могут быть схемы подключения многоцветной ленты.