Как сделать оранжевый цвет на rgb светодиоде

Обновлено: 03.07.2024

Всем привет. Досталась по случаю старая охранная система. В ее комплекте оптические датчики в виде стальной трубы на шарнирном креплении с линзой впереди. Задумал сколхозить из этих датчиков пинспоты RGB или RGBW. Сейчас занимаюсь макетированием этого безобразия. DMX контроллер с драйверами особых проблем не вызвал. Ардуино нано и 3(4) штуки PT4115 в типовом включении. А вот с оптикой хуже. Использую светодиод в корпусе эмиттер. Сейчас 3*1 вт, в дальнейшем планирую 3*3 или 4*3 вт. Ни как не удается нормально смешать цвета. Получаются отдельные пятна RGB. Перепробовал все доступные линзы для светодиодов в этом корпусе. Приличное смешивание получается при использовании рассеивателя из молочного оргстекла, но рассеиватель съедает большую часть яркости светодиода. Буду благодарен за любые рекомендации.

В продолжение темы:

Обзор центрального эффекта "Diamond 1200w"

ПРИВЕТ всем . закончил свой давнишний проект прибора и решил поделиться идеями . Особая благодарность автору темы” еще один сканер ” за схему и…

DIMMER 8CH. DMX512

2 комментария к “Как смешать цвета RGB светодиода?”

Привет!
Попробуй использовать простые светодиоды,5-8мм.
У них угол направления светового потока боле сужен, бьют в одну точку.
Твои дуют с большим радиусом, поэтому трудно настроить фокус.
Заводские приборы типо Revo 3 и.т.п склепаны именно на простых светодиодах.
Dmx контроллер собственной разработки? Можно поподробнее пожалуйста…

Простые светодиоды на требуемый световой поток просто не поместятся в корпус. Я уже молчу о гембеле с платой для них и пайкой. Контроллер сам делал. Но разработка это сильно громко сказано. Ардуино нано, sm75176 и 3 шт PT4115. Даже схему не рисовал. Скетч из десятка строк. Короче, пионерский вариант, но работает.

Есть для цветной оптической печати коррекционные фильтры. Может и обычные для фотоаппаратов есть. Надо смотреть на фотобарахолках.

А какой исходный цвет надо фильтровать?? Может лучше найти диоды с нужной длиной волны? Спектр-то у них довольно узок. Из зеленого, синего или даже красного оранжевый не сделать. Из белого - может быть. Но в силе света проиграете заведомо (вырежете часть спектра).
Есть оранжевые (или янтарные) светодиоды (по англ. amber).

На самом деле белые светодиоды не белые, а сине-жёлтые (две полоски спектра). Лучше найти оранжевые светодиоды, они к тому же будут дешевле белых.

хм.
а если взять желтый светофильтр, то оставшийся поток будет больше, чем при использовании оранжего светофильтра.

Не от чего там нужный цвет отфильтровывать. Надо сразу брать светодиоды нужного цвета. Напр., из красно-зеленых балансировкой рабочих токов.

Тоже вариант, заказать в Диджикей или Фарнелл. Не самый дешевый, но гарантированный, если таковые существуют. Кстати, можно сделать кластер самостоятельно, если размеры позволяют.

сверхяркие не белые есть.
По современной технологии самые яркие -- красные, самые "тусклые" - синие. Белые -- это люминофор на синих.

есть пленочные для светомузыкальных установок
у меня галогенки по 150вт с такими фильтрами на 8 каналов и вроде бы особой потери света нет
купить можно в магазинах светооформления или дискотечных девайсов

оранжевые яркие светодиоды вижу очень редко в ебее

Я подозреваю, что фильтровать белый светодиод любым абсорбционным(поглощающим) светофильтром - это дохлый номер. Так как белый светодиод, в отличие от обычной лампы, имеет линейчатый, а не сплошной, спектр, и "чисто оранжевого" цвета в его спектре просто нет. Так что надо искать либо оранжевый сведодиод, либо использовать белый четырехвыводной RBG светодиод, подобрав нужный RGB баланс под оранжевый цвет.

RGB-светодиод Arduino — лента, состоящая из 3 LED-кристаллов и оптической линзы. Он работает с помощью механизмов ШИМ (широтно-импульсной модуляции) и подсоединяется к микроконтроллеру Ардуино. Средняя стоимость RGB LED ленты на территории Российской Федерации составляет 340 руб.

Как устроен RGB-светодиод и его назначение

Светодиодная лента состоит из 3 цветных кристаллов и 4 выходов: 12 (общий вывод), R (Red), G (Green), B (Blue). Основные комплектующие помещены в пластиковый корпус. Также в некоторых моделях RGB LED Arduino присутствуют встроенные резисторы. Они подключены к цветным выходам. Анодные и катодные электроды обладают самыми длинными выводами.

Одной из самых современных моделей RGB Ардуино является адресная светодиодная лента. Она состоит из диодов и контроллера. В это устройство по умолчанию встроены 3 полевых транзистора, что позволяет регулировать цвет светодиодов по отдельности.

Данная лента RGB имеет 4 порта для подключения источников питания и платы Ардуино. Светодиоды управляются посредством цифрового протокола. Он обеспечивает взаимодействие между лентой и программной средой. Протокол конвертирует цифровой код в команды, воспринимаемые диодами. В зависимости от интенсивности сигнала кристаллы загораются разными цветами.

Для питания резисторов и выводов нужно подключить адресную ленту к следующим приборам:

Powerbank 5V: лента подсоединяется к данному устройству при помощи USB-штекеров. Емкость Powerbank 5V составляет 3350 мА*ч, что позволяет питать светодиоды током с силой 3А.
Батарейки АА: используются в количестве 3 шт. Общая емкость этих приборов составляет 180 мА*ч. Они подают ток с напряжением до 5,5 В. Рекомендуется использовать батарейки AA, изготовленные из лития или апкалина.
Никелевые аккумуляторы: имеют напряжение до 1,4 В. Для питания RGB Arduino требуется не менее 4 аккумуляторов из никеля. Емкость сборки составляет 2700 мА*ч.
Литиевые аккумуляторы: имеют напряжение 4,2 В. В процессе эксплуатации значение этого показателя снижается до 3 В. Литиевые аккумуляторы позволяют сохранять полную яркость светодиодов. Они питают диоды током с силой до 2 А.

В зависимости от способа подачи электрического тока светодиоды будут гореть разными цветами. Если подать питание на 3 цветных светодиода одновременно, то кристаллы станут белыми. Для настройки цветовой гаммы Arduino RGB используются контроллеры с пультом управления. Они состоят из 3 полевых транзисторов и микропроцессора. Это приспособление позволяет настроить цветовую гамму светодиодов на дальнем расстоянии. Работа контроллеров с пультом управления обеспечивается при помощи скетчей, написанных в программной среде Ардуино.

Выделяют 2 основные модели RGB LED Arduino:

WS2811: светодиоды питаются от чипа WS2811, расположенного отдельно от RGB-ленты. Питание устройства составляет 12 В.
WS2812b: представляет собой ленту с напаянными светодиодами. В диоды встроены чипы WS2812b. Они позволяют менять окрас светодиодов по отдельности. Питание ленты WS2812b составляет 5 В.

Основными преимуществами RGB LED Arduino являются простота конструкции и высокий КПД. Эти приспособления активно используются при изготовлении осветительных приборов и декоративных подсветок. Также технология RGB нашла применение в трехмерной графике и WEB-разработке.

Как управлять светодиодом на Ардуино

Управление RGB-лентой производится с помощью настройки диапазона сигналов широтно-импульсной модуляции, позволяющих регулировать силу электротока. Сигналы широтно-импульсной модуляции кодируются цифрами в диапазоне от 0 до 255. Этот метод кодировки позволяет получить на РГБ Ардуино 16,8 млн различных цветных оттенков.

Для управления RGB-светодиодами требуются следующие комплектующие:

контроллер Arduino UNO R3, Nano или Mega.
RGB-диоды;
3 резистора с сопротивлением 220 Ом;
проводные механизмы “плюс-минус”.

При подключении светодиода к Ардуино требуется соединить провод “минус” с пином заземления GND. Синий диод подключается к порту Pin13, зеленый — к Pin 12, красный — к Pin 11.

После подсоединения основных компонентов нужно открыть программную среду Arduino IDE, подключить к персональному компьютеру плату при помощи кабеля USB и загрузить на микроконтроллер следующий скетч:

После компиляции этого программного кода кристаллы загорятся радужными цветами. Для настройки гаммы трехцветного светодиода требуется изменить в программном коде значение переменных red, blue и green. Чтобы все диоды стали белыми, нужно установить все значения цветов 255.

Команды передаются последовательно между портами. Движение ШИМ-сигналов указано в виде стрелок на светодиодной ленте Ардуино. 2 резистора 220 Ом требуются для предотвращения выгорания портов платы или возникновения короткого замыкания.

Перед тем как подключить RGB-светодиод к Arduino, нужно измерить расстояние между лентой и микроконтроллером. Если комплектующие находятся на большой дистанции, то необходимо приобрести провода длиной не менее 15 см. Для защиты механизмов от наводок рекомендуется скрутить проводные устройства. Это обеспечит стабильную работу протокола связи.

Для управления LED-диодом требуется бесплатная электронная библиотека GyverRGB. В ней содержатся часто используемые команды, что упрощает процесс написания скетча.

В библиотеке GyverRGB присутствуют программные конструкции, выполняющие следующие функции:

Установка цвета и оттенков в формате HEX.
Контроль полярности широтно-импульсной модуляции.
Настройка яркости светодиодов.
Регулировка частоты коррекции ШИМ.
Ограничение подачи электрического тока.
Плавная смена цветовой гаммы по мере разряда аккумулятора.

Библиотека GyverRGB поддерживает работу с RGB-диодами, одновременно подключенными к плате Arduino. В нее встроена матрица коррекции LUT, позволяющая изменять цветовую гамму при минимальном сигнале ШИМ. В библиотеке содержится свыше 1530 значений для инструмента ColorWheel.

Если после настройки основных параметров программной среды светодиод не загорелся, то нужно проверить наличие драйверов для платы Arduino на компьютере.

Для этого нужно выполнить следующий алгоритм действий:

После этого необходимо зайти в интернет и вставить в поисковую строку скопированный текст. В браузере откроется большое количество веб-страниц с ссылками для скачивания файлов. Загружать драйвера рекомендуется только на официальных сайтах производителей программного обеспечения. В противном случае можно скачать файл, содержащий вирусные программы. Он может привести к поломке персонального компьютера или утере персональных данных пользователя.

Скетч для мигания светодиодом

Чтобы светодиодная лента мигала, на плату нужно загрузить следующий скетч:

В данном скетче номера портов 11, 12 и 13 заменяются на названия пинов RGB-светодиода при помощи директивы “define”. Это упрощает процесс определения цветовой гаммы для каждого диода. С помощью кода void loop () и void setup () создается цикл поочередного включения указанных оттенков на RGB LED.

Особенности плавного управления

Порты 9, 10 и 11 позволяют изменять интенсивность ШИМ-сигналов, что позволяет регулировать напряжение и цветовую температуру LED-диодов. Цвета радуги в данном случае меняются плавно.

Для управления RGB-лентой в плавном режиме требуется написать следующий программный код:

Подсветка, меняющая свой цвет, выглядит эффектно. Ее применяют для рекламных объектов, декоративного освещения объектов архитектуры, во время различных шоу и массовых мероприятий. Один из способов реализации такой подсветки – применение трехцветных светодиодов.

Что такое RGB-светодиод

Обычные светоизлучающие полупроводниковые приборы имеют один p-n переход в одном корпусе, либо представляют собой матрицу из нескольких одинаковых переходов (COB-технология). Это позволяет в каждый момент времени получить один цвет свечения – непосредственно от рекомбинации основных носителей или от вторичного свечения люминофора. Вторая технология дала разработчикам широкие возможности в выборе цвета свечения, но менять окраску излучения в процессе эксплуатации прибор не может.

RGB светодиод содержит в одном корпусе три p-n перехода с разным цветом свечения:

красным (Red);
зеленым (Green);
синим (Blue).

Аббревиатура из английских названий каждого цвета и дала название этому типу LED.

Виды диодов RGB

Трехцветные светодиоды по способу соединения кристаллов внутри корпуса делятся на три типа:

с общим анодом (имеют 4 вывода);
с общим катодом (имеют 4 вывода);
с раздельными элементами (имеют 6 выводов).

От исполнения LED зависит способ управления прибором.

По типу линзы светодиоды бывают:

с прозрачной линзой;
с матовой линзой.

Для RGB-элементов с прозрачной линзой для получения смешанных оттенков могут понадобиться дополнительные рассеиватели света. В противном случае могут быть видны отдельные цветовые составляющие.

Принцип работы

Принцип работы RGB-светодиодов основан на смешении цветов. Управляемое зажигание одного, двух или трех элементов позволяет получить различное свечение.

Включение кристаллов по отдельности дает три соответствующих цвета. Попарное включение позволяет достичь свечения:

красный+зеленый p-n переходы в итоге дадут желтый цвет;
синий+зеленый при смешивании дают бирюзовый;
красный+синий позволяют получить фиолетовый.

Включение всех трех элементов позволяет получить белый цвет.

Намного больше возможностей дает смешивание цветов в различных пропорциях. Сделать это можно, раздельно управляя яркостью свечения каждого кристалла. Для этого надо индивидуально регулировать ток, протекающий через светодиоды.

Управление RGB-светодиодом и схема включения

Управляется RGB-светодиод так же, как и обычный LED - приложением прямого напряжения анод-катод и созданием тока через p-n переход. Поэтому подключать трехцветный элемент к источнику питания надо через балластные резисторы – каждый кристалл через свой резистор. Рассчитать его можно через номинальный ток элемента и рабочее напряжение.

Даже при объединении в одном корпусе различные кристаллы могут иметь различные параметры, поэтому параллельно соединять их нельзя.

Типовые характеристики для маломощного трехцветного прибора диаметром 5 мм приведены в таблице.

Красный (R)	Зеленый (G)	Синий (B)
Максимальное прямое напряжение, В	1,9	3,8	3,8
Номинальный ток, мА	20	20	20

Очевидно, что красный кристалл имеет прямое напряжение в два раза ниже, чем у двух остальных. Параллельное включение элементов приведет к разной яркости свечения или выходу одного или всех p-n переходов из строя.

Постоянное подключение к источнику питания не позволяет использовать все возможности RGB-элемента. В статическом режиме трехцветный прибор лишь исполняет функции монохромного, а стоит намного больше обычного LED. Поэтому гораздо интереснее динамический режим, в котором цветом свечения можно управлять. Реализуется это посредством микроконтроллера. Его выводы в большинстве случаев обеспечивают выходной ток в 20 мА, но это каждый раз нужно уточнять в даташите. Подключать LED к портам вывода надо через токоограничивающий резистор. Компромиссный вариант при питании микросхемы от 5 В – сопротивление 220 Ом.

Элементы с общими катодами управляются подачей на выход логической единицы, с общими анодами – логического нуля. Изменить программным способом полярность управляющего сигнала труда не составляет. LED с раздельными выходами можно подключать и управлять любым способом.

Если выходы микроконтроллера не рассчитаны на номинальный ток светодиода, подключать LED надо через транзисторные ключи.

В этих схемах оба типа LED зажигаются подачей положительного уровня на входы ключей.

Упоминалось, что яркостью свечения управляют, изменяя ток через светоизлучающий элемент. Цифровые выводы микроконтроллера напрямую управлять током не могут, потому что имеют два состояния – высокое (соответствующее напряжению питания) и низкое (соответствующее нулевому напряжению). Промежуточных положений не бывает, поэтому для регулировки тока используются другие пути. Например, способ широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управляющего сигнала. Его суть состоит в том, что на LED подается не постоянное напряжение, а импульсы определенной частоты. Микроконтроллер в соответствии с программой меняет соотношение импульса и паузы. При этом изменяется среднее напряжение и усредненный ток через светодиод при неизменной амплитуде напряжения.

Существуют специализированные контроллеры, разработанные специально для управления свечением трехцветных LED. Они продаются в виде готового прибора. В них также используется метод ШИМ.

Распиновка

Можно определить общий провод с помощью мультиметра. Надо включить прибор в режим тестирования диодов и подключить зажимы прибора к предполагаемой общей ножке и к любой другой, потом сменить полярность подключения (как при обычной проверке полупроводникового перехода). Если предполагаемый общий вывод определен правильно, то (при всех трех исправных элементах) в одном направлении тестер покажет бесконечное сопротивление, в другом – конечное (точное значение зависит от типа LED). Если в обоих случаях на дисплее тестера будет сигнал обрыва, значит, вывод выбран неверно, и надо повторить проверку с другой ножкой. Может получиться, что испытательного напряжения мультиметра хватит для зажигания кристалла. В этом случае можно дополнительно убедиться в правильности распиновки по цвету свечения p-n перехода.
Другой способ – подать питание на предполагаемый общий вывод и любую другую ножку светодиода. Если общая точка выбрана правильно, в этом можно убедиться по свечению кристалла.

Важно! При проверке с помощью источника питания надо плавно поднимать напряжение с нуля и не превышать значение 3,5-4 В. Если регулируемого источника нет, можно подключить LED к выходу постоянного напряжения через токоограничивающий резистор.

У светодиодов с раздельными выводами определение распиновки сводится к выяснению полярности и расположения кристаллов по цветам. Сделать это также можно перечисленными методами.

Плюсы и минусы светодиодов RGB

RGB-светодиодам присущи все достоинства, имеющиеся у полупроводниковых светоизлучающих элементов. Это низкая стоимость, высокая энергоэффективность, долгий срок службы и т.д. Отличительным плюсом трехцветных LED является возможность получения практически любого оттенка свечения простым способом и за небольшую цену, а также смена цвета в динамике.

К основному минусу RGB-светодиодов относят невозможность получения чистого белого цвета за счет смешения трех цветов. Для этого потребуется семь оттенков (в качестве примера можно привести радугу – ее семь цветов являются результатом обратного процесса: разложения видимого света на составляющие). Это накладывает ограничения на использование трехцветных светильников в качестве осветительных элементов. Чтобы несколько компенсировать эту неприятную особенность, при создании светодиодных лент применяется принцип RGBW. На каждый трехцветный LED устанавливается один элемент белого свечения (за счет люминофора). Но стоимость такого осветительного устройства заметно возрастает. Также бывают светодиоды исполнения RGBW. У них в корпусе установлено четыре кристалла – три для получения исходных цветов, четвертый – для получения белого цвета, он излучает свет за счет люминофора.

Срок службы

Период эксплуатации прибора из трех кристаллов определяется временем наработки на отказ самого недолговечного элемента. В данном случае он у всех трех p-n переходов примерно одинаковый. Производители заявляют срок службы RGB-элементов на уровне 25 000-30 000 часов. Но к этой цифре надо относиться осторожно. Заявленное время жизни эквивалентно непрерывной работе в течение 3-4 лет. Вряд ли кто-то из производителей проводил ресурсные испытания (да еще в различных тепловых и электрических режимах) в течение столь долгого периода. За это время появляются новые технологии, испытания надо начинать заново – и так до бесконечности. Гораздо более информативен гарантийный срок эксплуатации. А он составляет 10 000-15 000 часов. Все, что дальше – в лучшем случае математическое моделирование, в худшем – голый маркетинг. Проблема в том, что на распространенные недорогие светодиоды сведения о гарантии производителя, как правило, отсутствуют. Но ориентироваться можно на 10 000-15 000 часов и держать в голове еще приблизительно столько же. А дальше уповать только на везение. И еще один момент – период службы очень сильно зависит от теплового режима во время эксплуатации. Поэтому один и тот же элемент в разных условиях прослужит разное время. Для продления срока жизни LED надо внимательно относиться к проблеме отведения тепла, не пренебрегать радиаторами и создавать условия для естественной циркуляции воздуха, а в некоторых случаях прибегать и к принудительной вентиляции.

Читайте также: