En este post haré mi mejor esfuerzo para ayudarte a comprender ¿Qué es el LED RGB? Y su significado, haremos un repaso sobre los aspectos más importantes de este tipo de LED, el cual es sumamente usado en circuitos eléctricos con Arduino y muchos otros productos de iluminación, el objetivo es que al final aprendas:

• ¿Qué es?
• Su funcionamiento
• Conexión
• Y como calcular su resistencia de protección

Este post forma parte de mi curso gratis de Electrónica básica, que te recomiendo visitar al finalizar.

¿Qué es un LED RGB?

LED RGB es un tipo de diodo emisor de luz y su nombre deriva de las palabras Rojo, Azul y Verde, comúnmente tienen cuatro hilos con una terminal en común ya sea un Led RGB de ánodo o cátodo común.

A partir de estos tres colores podemos generar más de 16 millones de tonos de luz. De una forma sencilla es como si fueran 3 LED conectados entre sí con su ánodo (polo positivo) o cátodo (polo negativo) en común y por lo tanto es te componente electrónico tiene más terminales que los LED de uso común o que solo tienen un color.

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LED RGB de Ánodo y Cátodo común

Un LED RGB es un tipo de LED que pareciera ser 3 LED conectados entre sí, esta unión en común puede ser a través de su polos negativos (cátodos) o de sus polos positivos (ánodos), donde los fabricantes han establecido un estándar, ya que esta terminal en común suele ser más larga que las demás terminales y, si nosotros jugamos con esta terminal común, podremos generar una infinidad de tonalidades.

Ahora, que es mejor el ánodo o cátodo común, realmente ninguno es mejor que otro, todo depende de la aplicación y la arquitectura del circuito, sin embargo, desde un punto de vista práctico hay cierta preferencia en usar el LED RGB de ánodo común, a continuación veremos cada topología y su conexión.

Conexión de un LED RGB de ánodo común

La conexión básica de un LED RGB de 4 patas se realiza de manera muy sencilla:

• Sólo tienes que conectar la terminal común o ánodo al terminal positivo de voltaje o fuente de alimentación.
• Y el resto de las terminales o patas del componente a tierra a través de una resistencia de protección y listo.

Conexión de un LED RGB de cátodo común

Para conectar un RGB de cátodo común:

• Sólo tienes que conectar la terminal común o cátodo a tierra.
• Y las demás terminales o patas del LED RGB a la fuente de alimentación a través de una resistencia de protección.

En ambos casos, si te has podido dar cuenta, utilizamos una resistencia de protección para limitar la corriente eléctrica que circulará a través de cada LED, a continuación, te enseñaré cómo calcular esta resistencia.

Calculadora online de Resistencia de protección para un LED RGB

Si nos basamos en el hecho de que a un LED RGB lo podemos visualizar como 3 LED conectados entre sí mediante una terminal común, podemos calcular cada resistencia eléctrica por separado, tan solo ingresa:

• Los datos de la fuente de voltaje.
• Valor típico de voltaje de cada LED.
• Y la corriente del circuito en amperes, por ejemplo: 20mA es 0.020 Amperes.

Cálculo manual de la resistencia protección para un LED RGB

El cálculo es muy sencillo, sólo debes de conocer mediante la DATASHEET del componente sus valores nominales de corriente y voltaje y, mediante un cálculo sencillo podremos obtener el valor de la resistencia a través de la ley de OHM. Por ejemplo:

En los LED RGB de 5mm comúnmente los valores nominales de corriente son 20 mA y los rangos de voltaje están en el intervalo de:

• Rojo: 0.39 de coeficiente de eficiencia con 72 de eficiencia luminosa
• Rojo anaranjado: 0.29 de coeficiente de eficiencia con 98 de eficiencia luminosa
• Rojo: voltaje mínimo de 1.8, voltaje típico de 2 y voltaje máximo de 2.2
• Verde: voltaje mínimo de 3, voltaje típico de 3.2 y voltaje máximo de 3.4
• Azul: voltaje mínimo de 3, voltaje típico de 3.2 y voltaje máximo de 3.4

📌 Nota: Los valores anteriores, no son valores generales simplemente son valores comunes que muchos modelos de LEDs RGB de 5 milímetros poseen.

Bien, ahora que ya conoces los valores nominales de tu componente (recuerda siempre consultar tu hoja de datos o DATASHEET), veamos como calcular la resistencia de protección, para fines de este artículo el voltaje de entrada será de 12 volts para todos los casos.

Calcular la resistencia de protección para la terminal de color Rojo

Despejando de la ley de OHM la resistencia tenemos la siguiente ecuación:

Donde

• V es el voltaje
• I es la corriente
• R la resistencia

Esta ecuación es posible, ya que, el circuito que se forma es un circuito de lazo cerrado, donde, la corriente es la misma en todos los componentes, tanto en LED como en la resistencia, ahora el voltaje típico del led rojo (VD) es 2, por lo tanto, para calcular la resistencia debemos agregar esta caída de voltaje a la ecuación la cual quedaría de la siguiente manera.

• Si sustituimos, los valores quedarían que la resistencia para el LED rojo es de:

• Vemos que para el caso del led rojo se requiere una resistencia de 500 OHM, sin embargo, 500 OHM no es un valor comercial.

Si te da un valor como este debes buscar su correspondiente comercial más cercano, por ejemplo, para este caso el correspondiente comercial más cerca es: 510 OHM, también puedes jugar conectando en serie o paralelo resistencias para alcanzar los valores calculados, lo importante es conectar una resistencia con un valor lo más cercano posible.

Calcular la resistencia de protección para la terminal de color Verde

Bajo los mismos principios del LED rojo el valor de la resistencia para el led Verde es 440 OHM y su valor comercial más cercano es 470 OHM.

Calcular la resistencia de protección para la terminal de color Azul

Bajo los mismos principios del LED RGB Rojo y Verde el valor de la resistencia para el LED Azul es 440 OHM y su valor comercial más cercano es 470 OHM.

Potencia de la resistencia calculada

Debes ser cuidadoso al seleccionar la resistencia una vez que ya tienes el valor calculado, ya que, ahora que tienes el valor de la resistencia, debes calcular la potencia eléctrica que disipará el componente para garantizar su funcionamiento, así que calculemos la potencia en dicha resistencia a través de la siguiente fórmula:

• Sustituyendo para los datos del LED Azul

• EL valor de potencia requerido es de 0.188 W para este circuito, por lo tanto, una resistencia de un cuarto o medio watts es más que suficiente para este caso.

LED RGB con Arduino

La resistencia calculada anteriormente es la resistencia de protección del LED, es decir, con esta resistencia garantizas que tu componente no se dañe al aplicarle el voltaje, ahora ¿Cómo puedes variar de una forma básica los colores del LED RGB? Hay dos formas simples:

• Con potenciómetro: si conectas un potenciómetro en serie a los resistores y, al variar el valor de dicha resistencias, podrás modificar y variar la tonalidad de tus LED.
• Aunque también puedes usar un PIC o Arduino y crear una señal PWM con la cual podrás crear una infinidad de tonalidades de manera automática, tal como te lo muestro en el siguiente ejemplo.

Ejemplo de LED RGB con Arduino

Para que quede más claro vamos a realizar una prueba con un módulo que viene incluido en el Kit de sensores de ELEGOO, vayamos primero a la práctica y después te dejo los productos que estos utilizando, veamos lo que vamos a necesitar:

• Vamos a utilizar el ELEGOO UNO R3, con el cual podemos hacer prácticamente todo lo que hace el Arduino, pero sale un poco más barato.
• El Kit de sensores de ELEGOO, este kit me encanta porque tiene una gran variedad de sensores para que podamos practicar.
• Para poder hacer esta práctica debes tener instalado el IDE de Arduino el cual en estas fechas es muy fácil de instalar, aquí te dejo la página de Arduino donde puedes descargarlo e instalar (https://www.arduino.cc/en/Main/Software).
• Ahora solo debes acceder a la página oficial de ELEGOO donde podrás descargar el código que viene en el Kit y con el cual podrás comenzar a utilizar tus sensores sin tener más que comprender lo que hace el código, aquí esta el link de descarga que proporciona ELEGOO.

Bien, en la carpeta que acabas de descargar encontrarás una subcarpeta de nombre "Lesson 11 SMD RGB MODULE AND RGB MODULE", donde viene el código de ejemplo que nos proporciona el fabricante, sólo debes cargar el archivo que viene dentro de nombre "SMD_RGB_MODULE_AND_RGB_MODULE.ino", una vez cargado en tu IDE de Arduino, se verá algo así.

Código LED RGB para Arduino

Por si no se ve claramente la imagen te dejo aquí el código para controlar tu LED RGB en tu Arduino:

/******************************************
 *Website: www.elegoo.com
 * 
 *Time:2017.12.12
 *
 ******************************************/

int redpin = 11; //selección del pin 11 para el led rojo
int greenpin =10;// selección del pin 10 para el led verde
int bluepin =9; // selección del pin 9 para el led azul

int val; // variable de salida
void setup() { pinMode(redpin, OUTPUT); pinMode(bluepin, OUTPUT); pinMode(greenpin, OUTPUT); Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  //En los siguientes for se escribe un valor analógico en cada pin que hemos elegido
for(val=255; val>0; val--)
{
analogWrite(11, val); analogWrite(10, 255-val); analogWrite(9, 128-val); delay(50);
}
for(val=0; val<255; val++)
{
analogWrite(11, val); analogWrite(10, 255-val); analogWrite(9, 128-val); delay(50);
}
Serial.println(val, DEC);
}

• El código anterior es bastante fácil de entender lo que hace es:
  • Establecer como salida los pines 11, 10 y 9, donde la salida 11 controla el color rojo, la 10 el color verde y la 9 el color azul.
• Después se crea 2 ciclos for el cual es una sentencia que crea un ciclo que se ejecutará siempre y cuando la condición se cumpla:
  • El primer for es una cuenta atrás, se ejecuta mientras el valor (val) sea mayor a cero.
  • El segundo for se ejecuta de forma incremental mientras el valor (val) sea menor a 255.

El valor que toma la variable val varía de 0 a 255 de forma ascendente o descendente según el for, pero lo importante es que dentro del for hay dos funciones:

• analogWrite, en Arduino esta función crea una onda PWM sobre un pin específico, esto quiere decir que crea una onda cuadrada con un ciclo de trabajo especificado, en este caso lo especifica la variable val.
• delay, crea un retardo de tiempo, en este caso hace una pausa de 50 milisegundos antes de cambiar el valor del ciclo de trabajo del PWM.

Entonces en resumen, el código lo que hace es crear una señal PWM en los pines 11, 10 y 9 lo cual hará que el LED RGB varíe su color conforme el ciclo de trabajo de la onda cambie y, esta razón de cambio es de 50 milisegundos.

Conexión del LED RGB al Arduino

Bien, ya que hemos visto y analizando un poco el código de muestra, ahora simplemente debes conectar el LED RGB al Arduino, en la documentación que descargaste viene como hacerlo y, es algo así.

Para esta práctica ocupamos el LED RGB SMD del Kit de sensores ELEGOO

Y lo debemos conectar así

Ya solo debes conectarlo a tu PC y subir el código a tu Arduino y mirar el resultado, así se ve en mi caso la conexión real.

Y funcionando ya con el código compilado así se ve:

Como puedes ver utilizar un LED RGB con un Arduino es de lo más sencillo ya solo queda que juegues un poco con el código o que lo integres a algún otro proyecto.

¿Dónde comprar LED RGB y Arduino?

Bien aquí te dejo algunas recomendaciones que puedes revisar y ver si te convence.

Vídeo de LED RGB

Excelente, espero te haya sido útil este post, ahora no sólo sabes ¿Qué es un LED RGB? Si no que has aprendido a utilizarlo y como calcular su resistencia de protección, sin más, nos vemos en el siguiente tema.