Трехцветный RGB светодиод устройство и подключениеВ основе принципа работы трехцветного RGB светодиода базируется оптический эффект получения разнообразных цветных оттенков путем смешивания красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цвета. Конструктивно внутреннее устройство RGB светодиода представляет собой три цветных светоизлучающих полупроводниковых кристалла, смонтированных в одном корпусе и минимум с четырьмя внешними выводами.
На рисунке ниже показана микрофотография RGB светодиода в интегральном исполнениии. Цветные квадраты – это кристаллы трех основных цветов. 
Для разных вариантов схем управления, RGB светодиоды бывают с общим катодом или анодом, а также шести выводные без общего катода или анода. В первом варианте радиокомпонент управляется сигналами положительной полярности, идущим на аноды, для вторых схем – отрицательными импульсами на катоды. Третий вариант допускает вариативность коммутации и их выпускают в SMD исполнении. Не забывайте при подключении, что каждому отдельному светодиоду в устройстве RGB требуется свое собственное сопротивление (резистор на 200-300Ω) 
Благодаря такому сочетанию основных цветов данные светодиоды могут воспроизводить до 16 миллионов оттенков света. Управлять RGB-светодиодами достаточно просто.
В качестве практического примера покажем схему подключения одного RGB светодиода к плате Arduino, собранной на базе микроконтроллера ATMEGA. 
Конструктивно такой светодиод имеет один общий вывод и три вывода для каждого цвета. Ниже показана схема подключения RGB-светодиода к плате Arduino с общим катодом. Все резисторы используемые в схеме для подключения должны быть одного номинала от 220-270 Ом 
Для подключения с общим катодом схема подключения трехцветного led будет почти аналогична, за исключением того, что общий вывод будет подключен не к земле (gnd на устройстве), а к выводу +5 вольт. Выводы Красный, зеленый и синий в обоих случаях подключаются к цифровым выходам контроллера 9, 10 и 11. Включение светодиода происходит при протекании прямого тока через светоизлучающий радиокомпонент, когда анод подсоединен к плюсу, катод к минусу. Многоцветный спектр излучения можно получить, изменяя интенсивность свечения каналов трехцветного светодиода. В результате на выходе схемы оттенок определяется сочетанием яркостей отдельных цветов. Если все три цвета одинаковы по интенсивности свечения, результирующий цвет будет белым. Если отключить синий цвет, а на красном и зеленом выводе создать одинаковую яркость, тогда результирующий цвет будет желтым. Мы можем управлять яркостью каждого из трех частей RGB элемента отдельно, делая все возможные сочетания, какие нам наиболее подходят, а вот черный - это не столько цвет, сколько его отсутствие света. На цифровых выходах Ардуино формируются периодические прямоугольные импульсы напряжения с изменяемой скважностью, показанные на диаграмме: 
Напомню, что скважность это отношение длительности периода следования импульсов к их длительности. Чем ниже скважность, тем ярче свечение соответствующего RGB светодиода. Программный код управления скважностью импульсов цветовых каналов прописан в контроллере Ардуино, его вы можете скачать чуть ниже. Такое изменение скважности импульсов, в целях управления RGB, называется ШИМ - широтно импульсной модуляцией. Програмный код переодически проходит через цвета красный, зеленый, синий, желтый, фиолетовый и Аква, а затем все повторяется снова:
Программа для Ардуино начинается с указания, какие контакты будут использоваться в данной схеме для каждого из цветов: int redPin = 11;
int greenPin = 10; int bluePin = 9; В функции 'setup' задаем три контакта, которые мы будем использовать как выходы void setup()
{ pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT); } Прежде чем перейдем к описанию функции "loop", давайте посмотрим внимательно на последнюю функцию в коде: void setColor(int red, int green, int blue)
{ analogWrite(redPin, red); analogWrite(greenPin, green); analogWrite(bluePin, blue); } Эта функция принимает три аргумента: один для яркости красного, зеленого и синего светодиодов. В каждом отдельном случае число будет находиться в диапазоне от 0 до 255, где 0 означает выключение, а 255 означает максимально возможную яркость. Функции "analogWrite", тем самым задают яркость каждого светодиода. Теперь перейдем к функции loop, которая повторяется в цикле, в ней мы управляем количеством красного, зеленого и синего света, который мы хотим увидить на выходе схемы управления, а затем кратковременная остановка на секундочку, перед переходом к следующему цвету. void loop()
{ setColor(255, 0, 0); // red delay(1000); setColor(0, 255, 0); // green delay(1000); setColor(0, 0, 255); // blue delay(1000); setColor(255, 255, 0);// yellow delay(1000); setColor(80, 0, 80); // purple delay(1000); setColor(0, 255, 255);// aqua delay(1000); } Вот такой простой кодик, для такой красивой схемы. Управление цветом и интенсивностью свечения может осуществляться и без ШИМ преобразования. На показанной для примера схеме ниже используется аналоговое управление RGB светодиодами. Основа этого управления состоит в регулировании постоянного тока светодиодов определенного цвета. 
Катоды одного цвета объединены, и через одинаковые сопротивления соединяются с эмиттером соответствующего биполярного транзистора. Таким образом, все элементы красного цвета подсоединены к первому транзистору, зеленые ко второму, а синие – к третьему. Перемещая движок потенциометра регулируется ток базы соответствующего транзистора. Величина тока определяет степень открытия p-n перехода, и, в результате управляет, яркость свечения нужного нам цвета.
Основной сферой применения rявляется создание световых рекламных эффектов, дизайнерское и сценическое оформление, праздничная подсветка зданий, мостов, памятников и т.п.
Светодиод по своей внутренней структуре напоминает обычный диод. Поэтому проверить его можно аналогичным образом — включением в прямом направлении, т.е. между анодом и катодом светодиода необходимо приложить положительное напряжение. Проверка не составит больших проблем, если у вас есть мультиметр. В отличие от стандартных кремниевых диодов, прямое напряжение на которых около 0,6…0,7 В, светодиод обладает более высоким значением этого параметра, причем в зависимости от цвета свечения и материала изготовления. Так красные светоизлучающие полупроводники имеют напряжение – 1,5…2 В, зеленые – 1,9…4 В, белые – в районе 3…3,5 В. |
    
|
