RGB Підсвічування сходів аналоговими світлодіодними стрічками або світильниками.

Вступ.

У цій частині ми розглянемо, як створити підсвічування сходів за допомогою звичайних аналогових світлодіодних стрічок або світильників. Для початку розглянемо трохи теорії про те, що таке RGB світлодіод, як він управляється і як підключається.

RGB-світлодіод складається з трьох кристалів об'єднаних в одному корпусі. Червоний - А, Зелений - Green, Синій - А, що і визначено в абревіатурі "RGB"/Фактично це 3 окремі світлодіоди у яких з'єднані разом катоди (-) або аноди (+), а другий контакт виведений для підключення контролера, що управляє. Другий контакт може підключатися як до відповідного каналу кольору керуючого контролера, так і на пряму до джерела живлення. Тобто. Практично мім можна керувати навіть вручну, підключивши відповідний канал. Як відомо з назви сам світлодіод має 3 основних кольори, але включаючи одночасно кілька каналів і змінюючи їхню яскравість можна отримати повний колірний спектр до 16 млн. кольорів. На малюнку нижче розглянемо приклад відрізка світлодіодної стрічки RGB.

Аналогові світлодіодні стрічки зазвичай мають загальний анод (+) та роздільні контакти катодів (-) для кожного кольору. Також бувають 4-х кристальні аналогові світлодіодні стрічки RGBW які мають додатковий канал білого або тепло-білого кристала, ці світлодіодні стрічки вже мають 5-провідне підключення. і ми не будемо їх розглядати, хоча їх застосування також цілком можливе і виправдане.

Як використовувати аналогову RGB світлодіодну стрічку для автоматичного підсвічування сходів.

Деякі наші клієнти, керуючись описаними раніше властивостями, просто підключають світлодіодні стрічки RGB до наших контролера для монохромного підсвічування сходів серії SmartStairway SS-26, використовуючи для підключення один або кілька колірних каналів. При цьому вони реалізують одноколірне підсвічування всіх сходів або різні, але статичні кольори для кожної сходинки, використовуючи різні колірні канали або їх комбінацію для різних сходинок. При цьому можна без жодних додаткових пристроїв реалізувати статичне кольорове підсвічування. В результаті можна отримати щось на кшталт показаного на рисунках нижче:

Розрахунок світлодіодних стрічок за потужністю та силою струму.

Кожен RGB світлодіод фактично складається з 3 світлодіодів, тому при розрахунку потужності слід враховувати кількість світлодіодів, напруга живлення і заявлені параметри потужності. (усередненої, насправді червоний канал менше, а зелений більше) і тільки в режимі білого кольору, коли включені всі 3 канали на максимальній якості ця світлодіодна стрічка споживатиме 14.4Вт/м, відповідно 14.4Вт/м при напрузі 12В це = 1А2 (1А2). справедливо для білого кольору. Якщо Ви хочете використовувати тільки 1 колірний канал, то сила струму відповідно може бути прийнята за 0,4А, якщо 2 канал, 0,8А відповідно.

Вибір обладнання для RGB підсвічування сходів.

Якщо все ж таки Ви хочете створити повноцінне світлодіодне підсвічування RGB, яке може керуватися і змінювати колір і мати динамічні режими, ми розробили додатковий модуль підсилювача з вбудованим RGB контролером, що має інфрачервоний пульт управління і дозволяє вибирати не тільки статичні кольори для всіх сходів, але й використовувати динамічні режими.

• SmartStairway А21 RGB 4-12 - дозволяє підключити до 21 каналу з використанням світлодіодних стрічок RGB DC 12V із силою струму до 4А на кожен канал.
• SmartStaitway APS21 RGB 10-24 - дозволяє підключити до 21 каналу з використанням світлодіодних стрічок RGB DC 1 канал.

Безумовно для створення кольорового RGB підсвічування (освітлення) Ваших світлодіодних сходів Вам знадобиться контролер для сходів серії Smart Stairway SS-26.

Ви можете вибрати контролер SmartStairway SS-26 - Якщо Ваші сходи мають обмежені входи, тобто з обох сторін є стіна або на прозорі перила для інфрачервоного променя (силікатне скло не пропускає ІЧ промені і його можна вважати не прозорим, а ажурні перила майже пропускають прозорі).

Якщо поруччя немає, вони прозорі і немає можливості використовувати піроелектричний сенсор, то краще вибрати контролер Smart Stairway SS-26, оскільки він має дисплей і зручний для використання ультразвукових сенсорів і підтримує інфрачервоні далекоміри.

Як вибрати сенсори ми докладно розглядали в першій частині розділу 3.

Так як ми будемо використовувати підсилювач, то потужність виходу контролера не має значення і її цілком вистачить для управління підсилювачем. розмір корпусу 5х5 мм) і мають напругу живлення 12В з сегментом з 3-х послідовно з'єднаних світлодіодів. метр з потужністю 14.4Вт/м. Зараз зустрічаються і більш щільні світлодіодні стрічки та стрічки побудовані на безлічі дрібних світлодіодів з монолітним покриттям, званих COB.

P=U*I  або  I=P/U

де :

P - потужність, Вт.
U- напруга живлення, В
I- Сила струму, А

Докладний огляд підсилювача для автоматичної RGB підсвічування сходів показано у відео огляді підсилювача SmartStairway APS-21.

Підсилювач-інвертор має 21 незалежний канал до яких підключається анод (+) світлодіодних стрічок, які керують плавним включенням та вимкненням каналів.в, також підсилювач має три канали катодів (-) для керування кольором всіх світлодіодних стрічок. Така схема підключення дозволяє значно скоротити кількість дротів, які доведеться прокласти до сходів. Тобто. Ви можете прокласти 3 шини для всіх сходів, до яких підключити катоди колірних каналів RGB, і до підсилювача протягнути тільки по 1 дроту (+) від кожної сходинки, які будуть керувати включенням та вимкненням сходів.

На схемі нижче показано схему підключення світлодіодних стрічок RGB для автоматичного освітлення сходів.

Розрахунок та вибір площі перерізу проводів (калібру).

При прокладанні загальних шин для колірних каналів не забудьте розрахувати та правильно вибрати перетин проводів.

Для розрахунку площі перерізу дроту з падінням напруги не більше 5% використовуємо формулу:

S = (2 * I * L * ρ) / ΔU

Де:

• S - площа перерізу (мм²),
• I - струм (А),
• L - довжина дроту (20 м),
• ρ — питомий опір міді (0,0175 Ом·мм²/м),
• ΔU — допустима втрата напруги (5%).

Калькулятор площі перерізу мідного дроту

Приклад розрахунку:
Припустимо у вас 17 сходинок по 1 метру кожна і максимальна довжина дроту від найдальшої сходинки до підсилювача становить 10 м. Ви використовуєте світлодіодну стрічку DC 12V, SMD5050, 60 LED/m із потужністю 14.4Вт/м. Сила струму виробником може бути не вказана, тому вважаємо її, розділивши потужність на напругу живлення. Отримаємо 14.4 (Вт/м)/12(В) = 1.2 (А/м). Помножимо 17 сходинок на 1.2А та отримаємо загальну силу струму для всіх сходинок у режимі білого кольору для включених у режим максимальної яскравості всіх трьох колірних каналів: 17*1.2(А) = 20.4(А). Так як у нас три шини для керування квітами і кожна з них становить приблизно 1/3 від загальної сили струму, то дізнаємося про силу струму на 1 колірний канал розділивши отримане значення на 3: 20.4(А)/3=6.8 (А) на 1 колірний канал. Підставимо значення в калькулятор вище та отримаємо значення 3.97 мм. квадратних. Відповідно виберемо для шини живлення провід із площею перерізу 4 мм.квадратних.

Аналогічно можна розрахувати площу перерізу кожної сходинки. Т.к. провід загального анода (+) світлодіодної сходинки пропускатиме через себе струм всіх трьох колірних каналів, то для розрахунку приймаємо загальний струм для світлодіодної стрічки однієї сходинки. У розглянутому вище прикладі для сходинки довжиною 1 метр зі стрічкою DC 12V, SMD5050, 60 LED/m з потужністю 14.4Вт/м. і силою струму 1.2 А/м при довжині дроту до найдальшої сходинки Вам знадобиться провід із площею перерізу 0,7 мм².

Відразу відповімо на запитання: Що станеться, якщо площа перерізу дротів буде меншою або метеріал дроту не мідь, а наприклад біметал (зменшений сплав)? Все дуже просто, в кращому випадку при зміні параметра ρ - питомий опір міді (0,0175 Ом·мм²/м), дельта падіння напруги для найдальшої сходинки буде більше 5 відсотків і як наслідок знизиться яскравість для кожного з кольорових каналів. колірна гама найдальшої сходинки буде зсунута у червоний колір. Тобто найвіддаленіша сходинка в режимі ділового кольору булет рожевої та аналогічно всі інші кольори з використанням червоного кристала будуть спотворені у бік червоного кольору в спектрі. У гіршому випадку занадто тонкі дроти можуть сильно грітися, спричинити оплавлення ізоляції і навіть спричинити пожежу. Приділіть особливу увагу цьому параметру, оскільки від точності Ваших розрахунків та вибору залежить Ваша безпека!

Розрахунок та вибір джерела живлення.

Аналогічно методу монохромного підсвічування сходів, описаному в першій частині, вибирається джерело живлення і для RGB підсвічування сходів. Алгоритм не змінено. Потрібно скласти потужність всіх світлодіодних стрічок, додати 20% запасу потужності та вибрати найближче з асортименту джерело живлення. Тобто. для розглянутого нами раніше прикладу розрахунку підсвічування сходів на 17 сходинок нам знадобиться джерело живлення на 12В, 20.4А + 20% = 24.48 А або 24.48(A)*12(В)=293.76 (Вт) тобто можемо вибрати найближчу доступну потужністью 300Вт або більший. Можете скористатися зручним калькулятором за

Вибір сенсорів та проводів для них.

Процес вибору типу сенсорів та місця їх встановлення дуже докладно описаний у калькуляторі розрахунку світлодіодного підсвічування сходів та першої частини статті. Будь ласка, перейдіть за посиланнями нижче:

• Калькулятор розрахунку світлодіодного підсвічування сходів.
• Вибір сенсорів для світлодіодного підсвічування літниць.

Що стосується проводки, то краще для будь-якого типу сенсорів завжди краще екранований сигнальний провід, екран якого заземлений або хоча б з'єднаний з землею джерела живлення. Це дозволить уникнути індукційних наведень та перешкод у сигнальних проводах сенсорів. Але якщо у Вас вже прокладено не екранований провід, то краще використовувати інфрачервоні дальноміри E18-D80NK, т.к. вони в стані очікування мають високий сигнал у дроті, що робить їх нечутливими до індукційних наведень. Спільно з ними краще використовувати контролер SmartStairway SS-26 LCD PRO V4, який має захист від перенапруги цифрових входів і в стані компенсувати довжину розряди до 1000В.

Використання RGB світильників для освітлення сходів.

Так само як і світлодіодні стрічки, світлодіодні RGB світильники мають такий самий принцип підключення, потужність та схему. Відповідно, вся інформація наведена вище для світлодіодних стрічок, справедлива і для аналогових RGB світильників. Відповідно йдеться про світильники без вбудованого контролера RGB. Якщо світильник вже має вбудований контролер, то такі світильники не підійдуть Вам, тому що Вам не вдасться синхронізувати керування ними та палітри кольорів будуть не передбачуваними. Тому використовуйте світильники RGB 12 або 24В, що мають 4 дроти для підключення, зі стандартною схемою RGB (+,R,G,B) і підтримують димування.