¿Qué son los LED RGB y cómo funcionan?

Juan Carlos G 2020-04-27
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¿Qué son los LED RGB y cómo funcionan?


 

¿Qué significa LED RGB?

En este artículo te ayudaré 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, entre otros, este post forma parte de mi curso gratis de Electrónica básica, que te recomiendo visitar.

 

 

¿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.

 

LED RGB de Ánodo y Cátodo común

Un LED RGB es uno de los tipos de LED que pareciera ser 3 LED conectados entre sí, esta unión en común puede ser a través de su polos negativos o catados, también puede ser a través de sus polos positivos o ánodos y en el estándar suele ser la pata o terminal más grande del componente, así que para poder variar el color debes jugar con esta terminal, ahora que es mejor el ando 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.

 

Conexión de un LED RGB de ánodo común

La conexión básica de un LED RGB de 4 patas se realiza de manera muy sencilla solo 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 y listo.

Conexión de un LED RGB de ánodo común
Conexión de un LED RGB de ánodo común

 

Conexión de un LED RGB de cátodo común

Para conectar un RGB de cátodo común solo tienes que conectar la terminal común o cátodo a tierra y las demás terminales o patas del RBB a la fuente de alimentación a través de una resistencia.

Conexión de un LED RGB de cátodo común
Conexión de un LED RGB de cátodo común

 

Calculadora online de Resistencia de 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 electríca 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.

 

 

Calculo de la resistencia del LED RGB

Es muy sencillo solo debes de conocer mediante la DATASHEET del componente sus valores nominales de corriente y voltaje y mediante un cálculo sencillo obtienes el valor de la resistencia con 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.

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

 

Calcular la resistencia de protección del color Rojo

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

 

Formula de la resistencia de un LED

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, diodo y 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.

 

Formula de la resistencia de un LED simplificada

 

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

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 serio o paralelo resistencias para alcanzar los valores calculados.

 

Calcular la resistencia de protección del 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 del color Verde

 

 

Calcular la resistencia de protección del 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.

 

Calcular la resistencia de protección del color Azul

 

Potencia de la resistencia calculada

Debes ser cuidadoso al seleccionar la resistencia una vez que ya tienes el valor requerido, ya 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 la resistencia:

 

Potencia de la resistencia calculada

 

Sustituyendo para los datos del LED Azul

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 el circuito.

 

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 formaba básica los colores del LED RGB? Hay dos formas simples

  • Simplemente puedes conectarle un potenciómetro en serie a los resistores y al variar la resistencia variaras la tonalidad de una manera muy simple.
  • 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 mas 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 hacer el Arduino pero sale un poco mas 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 practica 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 subcarperta de nombre "Lesson 11 SMD RGB MODULE AND RGB MODULE" donde viene el código de ejemplo que nos proporciona el fabricante solo 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 de control para LED RGB en Arduino

 

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 11 controla el color rojo, el 10 el color verde y el 9 el color azul.

Después se crea 2 for el cual es una sentencia que crea un ciclo el cual se ejecutara siempre y cuando la condición se cumpla, en el primer for es una cuenta atrás, se ejecuta mientras el valor (val) sea mayor a cero, el segundo se ejecuta de forma incremental mientras el valor (val) sea menor a 255.

El valor que toma la variable val varia de 0 a 255 deforma 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 especifico, 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 varie su color conforme el ciclo de trabajo de la onda cambie y esta cambia cada 50 milisegundos.

 

Conexión del LED RGB al Arduino

Bine 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

 

LED RGB SMD

Y lo debemos conectar así

 

Conexión LED RGB con ARDUINO

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.

 

Implementación del LED RGB con Arduino

 

Y funcionando ya con el código compilado así se ve:

 

LED RGB con Arduino Funcionando

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, puedes encontrar precios muy accesibles en Amazon y AliExpress, por ejemplo:

 

 

 

 

 



https://toditoled.com

Juan Carlos G

Electrónica y diseño web


Cree este blog para compartir uno de los temas que más me apasionan que es la electrónica, por lo tanto, además de tutoriales de electrónica, encontrarás en algunas páginas recomendaciones de productos relacionados a los LED principalmente.

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