Введение
Светодиодная RGB лента представляет собой гибкую ленту, с нанесенными на ней проводниками и RGB-светодиодами (полноцветными). В последнее время светодиодные ленты получили широкое распространение в архитектуре, авто и мото тюнинге, костюмах, декорациях и т.п. Также бывают водонепроницаемые ленты, которые можно использовать к примеру в бассейнах.
Светодиодные ленты бывают 2-х типов: аналоговые и цифровые.
В аналоговых лентах все светодиоды включены в параллель. Следовательно, вы можете задавать цвет всей светодиодной ленты, но не можете установить определенный цвет для конкретного LED. Эти ленты просты в подключении и не дорогие.
Цифровые светодиодные ленты устроены немного сложнее. К каждому светодиоду дополнительно устанавливается микросхема, что делает возможным управлять любым светодиодом. Такие ленты намного дороже обычных.
В данной статье мы рассмотрим работы лишь с аналоговыми светодиодными лентами.
Аналоговые RGB светодиодные ленты
Техническая спецификация:
— 10.5мм ширина, 3мм толщина, 100мм длина одного сегмента
— водонепроницаемая
— снизу скотч 3М
— макс. потребление тока (12В, белый цвет) — 60мА на сегмент
— цвет свечения (длина волны, нм): 630нм/530нм/475нм
Схема светодиодной RGB ленты
Лента поставляется в рулонах и состоит из секций длиной по 10 см. В каждой секции размещается 3 RGB светодиода, типоразмера 5050. Т.е. в каждой секции получается, что содержится 9 светодиодов: 3 красных, 3 зеленых и 3 синих. Границы секций отмечены и содержат медные площадки. Потому, при необходимости, ленту можно обрезать и спокойно припаиваться. Схема светодиодной ленты:
Энергопотребление
В каждой секции ленты, последовательно подключены по 3 светодиода, поэтому питание 5В не подойдет. Питание должно быть 12В, но можно подавать напряжение и 9В, но тогда светодиоды будут гореть не так ярко.
Одна LED-линия сегмента потребляет приблизительно 20мА при питании 12В. Т.о. если зажечь белый цвет (т.е. красный 100%, зеленый 100% и синий 100%), то энергопотребление секции составит около 60мА.
Теперь, можно легко посчитать потребление тока всей ленты. Итак, длина ленты составляет 1 метр. В ленте 10 секций (по 10 см каждая). Потребление ленты при белом цвете составит 60мА*10=600мА или 0.6А. Если использовать ШИМ fade-эффект между цветами, то энергопотребление можно снизить вдвое.
Подключение ленты
Для того, чтобы подключить ленту, необходимо припаять провода к 4 контактным площадкам. Мы использовали белый провод для +12В, а остальные цвета в соответствии с цветами светодиодов.
Срежьте защитную пленку на конце ленты. С какой стороны будет производится подключение — не важно, т.к. лента симметричная.
Зачистите слой изоляции, чтобы оголить контактные площадки.
Залудите их.
Припаяйте четыре провода. Лучше использовать многожильный провод (например ПВ3 или кабель ПВС), он более гибкий.
Для защиты от воды и внешних воздействий можно использовать термоусадочную трубку. Если светодиодная лента будет использоваться во влажной среде, то дополнительно, контакты можно промазать силиконом.
Работа с светодиодной лентой
Ленту легко можно использовать с любым микроконтроллером. Для управления светодиодами рекомендуется использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Не подключайте выводы ленты напрямую к выводам МК, т.к. это большая токовая нагрузка и контроллер может сгореть. Лучше использовать транзисторы.
Вы можете использовать NPN-транзисторы или ещё лучше N-канальные мосфеты. При подборе транзистора не забудьте, что максимальный коммутируемый ток транзистора нужно брать с запасом.
Подключение светодиодной ленты к контроллеру Arduino
Рассмотрим пример подключения светодиодной ленты к популярному контроллеру Arduino. Для подключения, можно использовать недорогие и популярные мосфеты STP16NF06. Можно также использовать и обычные биполярные транзисторы, к примеру TIP120. Но по сравнению с мосфетом, у него больше потери напряжения, поэтому все же рекомендуется использовать первые.
На схеме ниже показано подключение RGB светодиодной ленты при использовании N-канальных мосфетах. Затвор мосфета подключается к pin1 контроллера, сток к pin2 и исток к pin3.
Ниже, показана схема подключения при использовании обычных биполярных транзисторов (например TIP120). База транзистора подключается к pin1 контроллера, коллектор к pin2 и эмиттер к pin3. Между базой и выводом контроллера необходимо поставить резистор сопротивлением 100-220 Ом.
К контроллеру Arduino подключите источник питания с напряжением 9-12 Вольт, а +12В от светодиодной ленты необходимо подключить к выводу Vin контроллера. Можно использовать 2 раздельных источника питания, лишь не забудьте соединить "земли" источника и контроллера.
Пример программы
Для управления лентой будет использовать ШИМ-выход контроллера, для этого можно использовать функцию analogWrite() для выводов 3, 5, 6, 9, 10 или 11. При analogWrite(pin, 0) светодиод не будет гореть, при analogWrite(pin, 127) светодиод будет гореть в полнакала, а при analogWrite(pin, 255) светодиод будет гореть с максимальной яркостью. Ниже приведен пример скетча для Arduino:
#define REDPIN 5
#define GREENPIN 6
#define BLUEPIN 3
#define FADESPEED 5 // чем выше число, тем медленнее будет fade-эффект
void setup() {
pinMode(REDPIN, OUTPUT);
pinMode(GREENPIN, OUTPUT);
pinMode(BLUEPIN, OUTPUT);
}
void loop() {
int r, g, b;
// fade от голубого к фиолетовому
for (r = 0; r < 256; r++) {
analogWrite(REDPIN, r);
delay(FADESPEED);
}
// fade от фиолетового к красному
for (b = 255; b > 0; b—) {
analogWrite(BLUEPIN, b);
delay(FADESPEED);
}
// fade от красного к желтому
for (g = 0; g < 256; g++) {
analogWrite(GREENPIN, g);
delay(FADESPEED);
}
// fade от желтого к зеленому
for (r = 255; r > 0; r—) {
analogWrite(REDPIN, r);
delay(FADESPEED);
}
// fade от зеленого к зеленовато-голубому
for (b = 0; b < 256; b++) {
analogWrite(BLUEPIN, b);
delay(FADESPEED);
}
// fade от зеленовато-голубого к голубому
for (g = 255; g > 0; g—) {
analogWrite(GREENPIN, g);
delay(FADESPEED);
}
}