Схема подключения RGB светодиодной ленты: как подключить цветную РГБ ленту с контроллером и без него

Типы и виды

Перед подключением светодиодной ленты стоит разобраться в их видах и маркировке. Так вы не ошибетесь с выбором блока питания и точно рассчитаете требуемую интенсивность свечения, длину ленты и другие параметры.

Наиболее востребованы в подсветке интерьеров ленты из однотонных — монохромных — кристаллов. Постоянная смена цветов слишком напрягает, не дает расслабиться. Это — иллюминация, а не освещение

Потому используются универсальные ленты для создания рекламы, подсветки автомобилей — там, где необходимо привлечь внимание. При оформлении интерьеров применяют в основном SMD ленты

Степень защиты

Так как область применения обширна, то и степень защиты бывает разной. Для сухих помещений выпускаются обычные открытые — без защитного покрытия. Есть влагозащищенные — их можно использовать во влажных помещениях — в ванных например. Они залиты слоем лака. Есть еще один вариант — влагостойкие. Они запаяны в герметичный корпус и могут быть смонтированы прямо в воде — в аквариуме, в пруду или бассейне. Их же можно использовать для подсветки на улице.

Герметичные ленты для подсветки аквариумов, бассейнов или декоративных прудов

Для наружного стайлинга автомобилей чаще всего используют светодиодные ленты, помещенные в прозрачную полимерную трубку. Она защищает не только от попадания влаги, но и от механических повреждений, но и стоимость их выше.

Размеры светодиодов, их яркость и плотность

Разберемся с размерами. Если взять несколько лент, можно увидеть, что сделаны они из светодиодов разного размера. Кроме того располагаются они иногда плотно один возле другого, в некоторых — на довольно приличном расстоянии, а еще есть ленты со светодиодами в две линии.

Самые популярные размеры светодиодов

Размеры элементов внешне отличить несложно, но как понять это по маркировке. Размеры отображены в цифрах, которые стоят после букв, обозначающих тип светодиода. Например, LED-R-SMD3528 (красный) и LED-RGB3528 (универсальный) собраны из элементов размерами 3,5*2,8 мм, LED-G-SMD5050 (зеленый) и LED-RGB5050 (универсальный) — 5,0*5.0 мм.

Это — два самых распространенных типа, хотя есть и более крупные — 56*30 мм, а также встречаются более мелкие — 20*20 мм.

Чем больше размер кристалла, тем большую интенсивность света они выдают. Для монохромных кристаллов показатели такие:

размером 3,2*2,8 мм выдает световой поток от 0,6 до 2,2 лм;
размером 5,0*5,0 мм — от 2 до 8 лм.

Универсальные светодиоды при одинаковых размерах имеют меньшую интенсивность: в одном корпусе запаяны три мелких кристалла разных цветов, потому и интенсивность свечения RGB ниже:

3,2*2,8 мм выдает 0,3 до 1,6 лм;
размером 5,0*5,0 мм — от 0,6 до 2,5 лм.

Все значения даны для кристаллов без защитного покрытия. Любое из них снижает интенсивность свечения и это необходимо учитывать при расчете яркости свечения.

Расчет длины

Выше речь шла о каждом отдельном светодиоде на ленте, а на ленте их много и они располагаются с разной плотностью, соответственно выдавать могут поток света разной интенсивности. Минимальное количество кристаллов на одном метре — 30 шт, самая высокая плотность в один ряд — 120 шт/м, в два ряда — 240 шт/м.

В зависимости от количества кристаллов меняется и суммарная интенсивность свечения и электрическая потребляемая мощность. Для удобства расчета требуемой интенсивности освещения и электрических параметров, технические данные сведены в таблицу.

Таблица мощности светодиодных лент с разной плотностью установки светодиодов

По этой таблице можно определить, какой длины необходима лента для подсветки. Например, хотите сделать подсветку в комнате, свечение средней интенсивности. Заменить необходимо две лампы накаливания по 80 Вт. Необходимо организовать световой поток порядка 140 Вт (две лампы по 80 Вт никогда не дадут 160 Вт).

Если для этих целей взять SMD3528 с количеством светодиодов 120 шт/м необходимо будет около 5 метров ленты (берем с с запасом 20%), SMD5050 с плотностью установки 60 шт/м потребуется 4-4,5 метров.

Вообще светодиодную ленту продают на метры. С завода она приходит бобинами по 5 м и далеко не всегда необходим кусок такой длины. Потому имеется возможность отрезать необходимое количество: по нанесенным пунктирным линиям с изображением ножниц. Строго по этим линиям и можно резать.

Разрезают светодиодную ленту ножницами строго по разметке

Если ножницы не нарисованы, то обязательно есть пунктир. Также линию реза можно определить по наличию контактных площадок с обеих сторон от линии.

Как подключить RGB светодиод к Ардуино

На этом занятии мы будем использовать цифровые и аналоговые выходы с «широтно импульсной модуляцией» на плате Arduino для включения RGB светодиода с различными оттенками. Использование RGB LED ленты позволяет создать освещение интерьера с любым оттенком цвета. Расскажем про устройство и распиновку полноцветного (RGB) светодиода и рассмотрим директиву #define в языке C++.

Устройство и назначение RGB светодиода

Для отображения всей палитры оттенков вполне достаточно три цвета, используя RGB синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). RGB палитра используется не только в графических редакторах, но и в сайтостроении. Смешивая цвета в разной пропорции можно получить практически любой цвет. Преимущества RGB светодиодов в простоте конструкции, небольших габаритах и высоком КПД светоотдачи.

RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор. Кроме того, модуль RGB LED Arduino может сразу монтироваться на плате и иметь встроенные резисторы — этот вариант более удобный для занятий в кружке робототехники.

Фото. Распиновка RGB светодиода и модуль с RGB светодиодом для Ардуино

Распиновка RGB светодиода указана на фото выше. Заметим также, что для многих полноцветных (трехцветных) светодиодов необходимы светорассеиватели, иначе будут видны составляющие цвета. Далее подключим трехцветный светодиод к Ардуино и заставим его сначала мигать разными цветами, а затем плавно переливаться разными цветами с помощью «широтно импульсной модуляции».

Управление RGB светодиодом на Ардуино

Для этого занятия нам потребуется:

плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
макетная плата;
RGB светодиод;
3 резистора 220 Ом;
провода «папа-мама».

Фото. Схема подключения RGB LED к Ардуино на макетной плате

Модуль «RGB светодиод» можно подключить напрямую к плате, без проводов и макетной платы. Подключите модуль с полноцветным RGB светодиодом к следующим пинам: Минус — GND, B — Pin13, G — Pin12, R — Pin11 (смотри первое фото). Если вы используете RGB LED (Light Emitting Diode), то подключите его по схеме на фото. После подключения модуля и сборки схемы на Ардуино загрузите скетч в плату.

Скетч для мигания RGB светодиодом на Ардуино

Пояснения к коду:

с помощью директивы #define мы заменили номер пинов 11, 12 и 13 на соответствующие имена RED , GRN и BLU . Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;
в процедуре void loop() мы поочередно включаем все три цвета на RGB.

Плавное управление RGB светодиодом

Управление rgb светодиодом на Arduino можно сделать плавным, используя аналоговые выходы с «ШИМ». Для этого ножки светодиода необходимо подключить к аналоговым выходам, например, к пинам 11, 10 и 9. И подавать на аналоговые выходы микроконтроллера различные значения ШИМ (PWM), для этого воспользуемся циклом for, с помощью которого можно повторять нужные команды в программе.

Скетч для плавного мигания RGB светодиода

Пояснения к коду:

с помощью директивы #define мы заменили номера пинов 9, 10 и 11 на соответствующие имена RED , GRN и BLU . Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;
пины 9, 10 и 11 мы использовали, как аналоговые выходы analogWrite .

Полный текст программы

const int buttonPin=2; boolean lastButtonState = LOW; boolean buttonState = LOW; int RLED = 9; int GLED = 10; int BLED = 11; int ledMode = 0; void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode (buttonPin , INPUT); pinMode(RLED, OUTPUT); pinMode(GLED, OUTPUT); pinMode(BLED, OUTPUT); } void setMode(int mode){ if (mode == 1){ digitalWrite(RLED, HIGH); digitalWrite(GLED, LOW); digitalWrite(BLED, LOW); }else if (mode == 2){ digitalWrite(RLED, LOW); digitalWrite(GLED, HIGH); digitalWrite(BLED, LOW); }else if (mode == 3){ digitalWrite(RLED, LOW); digitalWrite(GLED, LOW); digitalWrite(BLED, HIGH); }else if (mode == 4){ analogWrite(RLED, 127); analogWrite(GLED, 0); analogWrite(BLED, 127); }else if (mode == 5){ analogWrite(RLED, 0); analogWrite(GLED, 127); analogWrite(BLED, 127); }else if (mode == 6){ analogWrite(RLED, 127); analogWrite(GLED, 127); analogWrite(BLED, 0); }else if (mode == 7){ analogWrite(RLED, 85); analogWrite(GLED, 85); analogWrite(BLED, 85); }else{ digitalWrite(RLED, LOW); digitalWrite(GLED, LOW); digitalWrite(BLED, LOW); } } boolean debounce(boolean last){ boolean current = digitalRead(buttonPin ); if (last != current){ delay(3); current = digitalRead(buttonPin ); return current; } } void loop(){ buttonState = debounce(lastButtonState); if (lastButtonState == LOW && buttonState == HIGH){ ledMode++; if (ledMode == 8){ ledMode = 0; } setMode( ledMode ); } lastButtonState = buttonState; }

Блок питания

При выборе блока питания учитывается условия на месте монтажа и предполагаемая нагрузка. Желательно предусмотреть запас мощности до 30%.

Блоки питания классифицируются по различным признакам. Они бывают полностью и полугерметичные, негерметичные. Исполнение определяет место установки – герметичную модель нужно купить для монтажа на свежем воздухе. Мощность 12-800 Вт при токе 1-66 А. Охлаждение может быть активное или пассивное, корпус из пластика или металла.

Так как не существует приборов, работающих вечно, оптимальным вариантом можно считать присоединения отдельных участков освещения или подсветки к отдельным источникам энергии. Это исключает возможность остаться полностью без света при выходе из строя одного из приборов.

Мощность источника электроэнергии рассчитывается по формуле: Мщ = N*P*S*1,3, где:

N – количество диодов на метре;
P – мощность одного СМД;
S – длина отрезка;
1,3 – запас мощности.

Свойства и принцип работы светодиодной ленты

Светодиодная лента часто применяется благодаря таким достоинствам:

отличное свечение;
длительный срок службы;
экономичность в электропотреблении;
гибкость, возможность устанавливать в любые конструкции;
легкость монтажа на любую плоскость благодаря приклеивающейся поверхности;
возможность регулировать длину ленты (отрезать и наращивать, сколько нужно).

Следует учитывать, что светодиодная лента – низковольтное оборудование, то есть для ее питания требуется напряжение 12 или 24 В (вольт). В домашней электрической сети напряжение составляет 220 В 50 Гц, поэтому данный осветительный элемент будет подключаться строго через блок питания, подобранный в зависимости от мощности потребления ленты. Существуют также led-светильники под напряжение 220 В, их подключают непосредственно к розетке, но для освещения компьютера они не подходят. Оптимальный вариант для ПК подсветки – это 12 В.

К ПК можно подсоединить любую ленту, но прежде чем купить ее в магазине, следует определиться с несколькими характеристиками для дальнейшего эффективного использования:

плотность диодных кристаллов;
моно или трехцветное свечение;
длина;
класс водозащищенности;

От плотности диодов зависит общая мощность осветительного прибора и выбор блока питания. Существуют ленты плотностью 30, 60 и 120 светодиодов на один метр. Длина обычной катушки составляет 5 метров, для подсветки одного ПК ее хватит. Для домашнего использования достаточно низкого класса влагозащищенности 20IP.

Подключение контроллера RGB светодиодной ленты к блоку питания

Многие контроллеры для цветных светодиодных лент используют круглый штекер для соединения с проводом от блока питания.

Если у вас уже присутствует блок питания с таким (круглым штекером), то просто соедините и пользуйтесь, предварительно убедившись в правильности подключения. (Относится к блокам питания 1-го типа. О типах читайте далее.)

Если у вас блок питания второго типа, то следуйте дальнейшим действиям.

Сначала нам нужно найти подходящий, круглый штекер. Его можно срезать с любого ненужного зарядного устройства, только предварительно проверьте подходит ли он по диаметру.

Так же проверьте, где располагается плюс у заимствованного штекера. Узнать это можно посмотрев на корпус зарядного устройства с которого вы его одолжили. Стандартно плюс должен располагаться внутри в виде штырька, и минус будет корпусом разъема. Проведем аналогичную проверку с гнездом для штекера в контроллере. Все должно совпадать.

Мы одолжили подобный штекер у автомобильной зарядки. Убедившись в полном совпадении всех параметров.

Далее срезав штекер мы припаяли к нему два провода – плюс и минус. После чего, зачистили концы провода с обратной стороны и подключили их к блоку питания (2 типа). Затем вставили штекер в контроллер и включили ленту.

Типичные ошибки при подключении

Мы собрали ТОП-ошибок при сборке RGB светодиодной ленты:

Выбор слабого блока питания, с мощностью «впритык». Дело в том, что потребляемая светодиодами мощность колеблется при работе, то в плюс, то в минус. Запас БП рекомендуем 30% или больше.
Монтаж без теплоотвода. При мощности более 25 ватт/метр светодиоды сильно греются, потому для них нужен теплоотводящий материал. Подойдет в таком случае алюминиевый профиль. Иначе диоды постепенно потеряют мощность, а потом и выйдут из строя.
Неверная последовательность подключения. Напоминаем: блок питания – контроллер – лента – усилитель – лента. Все остальные схемы (без контроллера и/или усилителя) смотрите выше.

Как подключить адресную ленту к Ардуино

Для этого занятия понадобится:

Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
лента WS2812B;
макетная плата;
1 резистор от 100 до 500 Ом;
провода «папа-папа».

WS2812B светодиоды довольно энергоемкие, один светодиод потребляет до 60 мА при максимальной яркости. Для ленты со 100 диодами потребуется блок питания на 6 и более Ампер. Микроконтроллер Arduino и светодиодная лента могут быть подключены к разным источникам питания, но «земля» должна быть общая. Дело в том, что пин GND тоже участвует в управлении адресной лентой от платы Ардуино Уно.

Схема подключения адресной ленты 5 Вольт к Ардуино

WS2812B	Arduino Uno	Arduino Nano	Arduino Mega
GND	GND	GND	GND
5V	5V	5V	5V
DO	10	10	10

Для работы с лентой используются три популярные библиотеки — FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Все библиотеки доступны для скачивания на нашем сайте. Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel просто, отличаются они в функциональности и объеме занимаемой памяти. После сборки этой простой схемы и установки библиотек, загрузите скетч для адресной светодиодной ленты.

Скетч. Тестирование адресной ленты WS2812

#include "Adafruit_NeoPixel.h" // подключаем библиотеку

#define PIN  10              // указываем пин для подключения ленты
#define NUMPIXELS 3  // указываем количество светодиодов в ленте

// создаем объект strip с нужными характеристиками
Adafruit_NeoPixel strip (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
   strip.begin();                     // инициализируем ленту
   strip.setBrightness(50);  // указываем яркость светодиодов (максимум 255)
}

void loop() {
   strip.setPixelColor(0, strip.Color(255, 0, 0));   // включаем красный цвет на 1 светодиоде
   strip.show();   // отправляем сигнал на ленту
   delay(500);
   strip.clear();   // выключаем все светодиоды

   strip.setPixelColor(1, strip.Color(0, 0, 255));   // включаем синий цвет на 2 светодиоде
   strip.show();   // отправляем сигнал на ленту
   delay(500);
   strip.clear();   // выключаем все светодиоды

   strip.setPixelColor(2, strip.Color(255, 255, 255));   // включаем белый цвет на 3 светодиоде
   strip.show();   // отправляем сигнал на ленту
   delay(500);
   strip.clear();   // выключаем все светодиоды

}

Пояснения к коду:

нумерация светодиодов в ленте начинается с нуля, поэтому если мы хотим включить первый светодиод, то указывать надо «0».

Схема подключения адресной ленты 12 Вольт к Ардуино

Если у вас лента на 12 Вольт, то ее нужно подключать по схеме, размещенной выше. Резистор на цифровом пине защищает его от выгорания (если питание к ленте будет отключено, то она начнет питаться от цифрового пина, при этом пин может выгореть. Также не стоит подключать питание ленты к плате Ардуино, иначе может выгореть защитный диод на Ардуино или USB порт на компьютере (в худшем случае).

Скетч. Управление адресной лентой Ардуино

#include "Adafruit_NeoPixel.h" // подключаем библиотеку

#define PIN  10              // указываем пин для подключения ленты
#define NUMPIXELS 3  // указываем количество светодиодов в ленте

// создаем объект strip с нужными характеристиками
Adafruit_NeoPixel strip (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
   strip.begin();                     // инициализируем ленту
   strip.setBrightness(50);  // указываем яркость светодиодов (максимум 255)
}

void loop() {

   // поочередно включаем красный цвет
   for (int i = -1; i < NUMPIXELS; i++) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 0, 0));
      strip.show();
      delay(100);
   }

   // поочередно включаем зеленый цвет
   for (int i = -1; i < NUMPIXELS; i++) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 255, 0));
      strip.show();
      delay(100);
   }

   // поочередно включаем синий цвет
   for (int i = -1; i < NUMPIXELS; i++) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 255));
      strip.show();
      delay(100);
   }

}

Пояснения к коду:

с помощью библиотеки Adafruit NeoPixel довольно просто управлять адресной лентой. В примерах к библиотеке можно найти много различных эффектов. Мы продемонстрировали простой вариант с циклом for для включения ленты.

Заключение. В этом обзоре мы рассмотрели лишь подключение и возможность управления адресной лентой от Ардуино. Так как возможности работы с библиотеками FastLED, AdafruitNeoPixel довольно разнообразны. Больше интересных примеров на Arduino и WS2812B размещено в разделе Проекты на Ардуино, где представлены проекты с бегущей строкой на адресной ленте и другие световые эффекты.

Для чего нужен усилитель

Увеличивая количество усилителей в одной схеме, можно подключить любую мощность светодиодной ленты, без оглядки на мощность самого контроллера. Правда при наличии соответствующего блока питания.

Все кто впервые сталкивался с вопросом, как правильно подключить светодиодную ленту, обязательно натыкался на главное ограничение: нельзя подключать последовательно более 5 метров ленты.

Так вот, благодаря одной маленькой коробочке, это правило можно некоторым образом обойти. Вот схема того, как вы сможете последовательно наращивать метраж своей подсветки, добавляя через каждые 5 метров по одному усилителю.

Монтировать такое количество блоков питания вовсе не обязательно, при условии что у вас есть один более мощный и все усилители будут запитаны от него.

Конечно никто не мешает вам установить дополнительный контроллер для каждого отрезка. Но в этом случае вам понадобятся несколько независимых пультов управления. И здесь встает вопрос — как вы будете их синхронизировать по цветам?

Есть вариант с установкой многозонных контроллеров, однако это выйдет в разы дороже.

С простыми девайсами получится такая картина, когда одна половина освещения будет гореть одним цветом, а вторая другим. При этом смена цветов будет происходить с запаздыванием и визуально различимой задержкой.

Толку от таких контроллеров будет мало. Всю полную информацию по этим устройствам можете найти в статье ниже. Узнаете для себя много нового.

Включив же в схему усилитель, вы без лишних затрат сможете синхронно управлять подключенной подсветкой на всей протяженности. При этом без каких-либо потерь яркости.

Разновидности

Для изготовления светодиодные ленточных полотен используются 2 технологии: SMD и DIP. По расположению источников света они делятся на фронтальные (угол рассеивания света 120 градусов) и торцевые (угол рассеивания света 90 градусов). Доступны модели с другими углами рассеивания, предназначенные для фокусирования луча на отдельные предметы.

Некоторые производители выпускают полосы различных цветов и оттенков, в том числе нестандартных, совмещающие белые и RGB диоды, изделия типа бегущая волна (огонь), инфракрасные и ультрафиолетовые комплекты. Самая высокая популярность у изделий из SMD 3528 и 5050 SMD, отличающихся по цвету, яркости и количеству источников света на 1 метр.

Маркировка

Маркировка светодиодных лент достаточно сложная, важно уметь ее расшифровать

Например, в маркировке RT3-5000 12V White (3528, 300 LED, W) указывается:

серия (первые буквы);
длина (4 цифры);
напряжение питания;
вид и количество диодов;
цвет основания.

Плотность размещения светодиодов на ленте

У стандартных лент из светодиодов на одном метре может быть 30, 60, 90, 120, 240 чипов. Чтобы увеличить поток света, производятся ленточные изделия, на которых диоды расположены в 2 и 3 ряда (редко – в 4 ряда).

Величина светоотдачи

Светоотдачей называется отношение значения потока света к мощности. Этот параметр измеряется в люменах на ватт, поэтому зависит от того, из каких диодов изготовлена полоса и сколько их на одном метре. Например, один светодиод SMD 3014 потребляет 0,1 Вт. Если на метре их 120, световой поток будет 1200 лм, светоотдача – 1200/12 = 100 лм/Вт. Отдача света прямо пропорционально мощности, которая требуется для работы изделия определенной длины.

Степень защиты

Степень защиты в маркировке обозначается буквами IP и двумя цифрами.

Ленточные светодиодные изделия бывают:

без защиты (IP20);
защищенные от влаги нанесенным сверху эпоксидным покрытием (IP54 или IP65);
в трубке из силикона (IP67);
в трубке из силикона с заливкой эпоксидным составом (IP68).

Подключения RGB светодиодной ленты: популярные схемы

Типы и виды

Степень защиты

Размеры светодиодов, их яркость и плотность

Расчет длины

Как подключить RGB светодиод к Ардуино

Устройство и назначение RGB светодиода

Управление RGB светодиодом на Ардуино

Скетч для мигания RGB светодиодом на Ардуино

Пояснения к коду:

Плавное управление RGB светодиодом

Скетч для плавного мигания RGB светодиода

Пояснения к коду:

Полный текст программы

Блок питания

Свойства и принцип работы светодиодной ленты

Подключение контроллера RGB светодиодной ленты к блоку питания

Популярные схемы подключения

Популярные схемы подключения

Стандартная схема подключения

Вариант подключения двух светодиодных лент

Подключение rgb-ленты длиной в 20 метров

Типичные ошибки при подключении

Как подключить адресную ленту к Ардуино

Скетч. Тестирование адресной ленты WS2812

Пояснения к коду:

Скетч. Управление адресной лентой Ардуино

Пояснения к коду:

Для чего нужен усилитель

Разновидности

Маркировка

Плотность размещения светодиодов на ленте

Величина светоотдачи

Степень защиты

Напишите комментарий Отменить

Вам это будет интересно

Как работает холодильник: устройство и принцип работы основных типов холодильников

Стиральные машины Hotpoint от Ariston: ТОП-7 лучших моделей + что учесть перед покупкой?

Неприятный запах в стиральной машине: причины появления запаха и способы его устранения

ТОП-7 строительных пылесосов без мешка: лучшие модели + советы экспертов

Обзор робота-пылесоса «Орифлейм»: как стать владельцем помощника практически бесплатно

Рейтинг пылесосов Redmond: десятка лучших представителей бренда + советы покупателям

Меню

Свежие записи