RGB LED’li Dekoratif Aydınlatma

Bu yazıda renk değiştiren LED’li bir lambanın yapımı anlatılıyor. Gerçekleştirilen elektronik devre ile lambanın ışık rengi kırmızı, yeşil, mavi, sarı, mor, turkuaz ve beyaz olarak ayarlanabiliyor. Tasarlanan bu devre ile renk değiştiren vazo, abajur, aplik, süs eşyası gibi dekorasyon amaçlı uygulamalar yapılabilir.

Işık rengini değiştirmek için en basit yöntem kırmızı (R), yeşil (G) ve mavi (B) ışık yayan 3 farklı LED kullanmaktır. Böylece 3 ana rengin karışımı ile diğer ara renkler kolayca elde edilebilir. Diğer yöntem ise tek bir kılıf içerisinde 3 adet LED çipi barındıran RGB LED kullanmaktır. Bu yazıda her iki yöntemden de bahsediliyor.

LED teknolojisindeki hızlı gelişmelerle birlikte ışık akısı yüksek LED’lerin maliyetleri düşmeye başladığından dekoratif uygulamalarda yeni LED türleri tercih edilmekte. Flux LED, süper flux LED, povver LED gibi adlarla satılan ve onlarca lümen ışık akısı üretebilen bu LED’ler homojen bir aydınlatma için daha kullanışlı olmakta. 5mm çaplı standart LED’ler de yaygın olarak kullanılıyor tabii ki. Dekoratif aydınlatma devresinin yapımına geçmeden önce kullanılacak LED türünü belirlemek gerekiyor. Şekil 1-5’de uygun LED çeşitleri görülüyor.

Image

Şekil 1: 5mm çaplı LED

Image

Şekil 2: Flux LED

Image

Şekil 3: Power LED

Image

Şekil 4

Image

Şekil 5: Flux RGB LED

İç yapısında 3 adet LED içeren RGB LED’lerin 4 adet bacağı bulunuyor. LED’lerin bağlantı şekli ortak anotlu veya ortak katotlu olabiliyor. Şekil 6’da bu bağlantı şekilleri görülmekte.

Image

Şekil 6: RGB LED’in iç yapısı

3 ana rengin karışımı ile diğer ara renklerin nasıl elde edildiği prensip olarak şekil 7’de görülüyor. Renk tablosu ise şekil 8’deki gibi.

Image

Şekil 7: Renkler

Image

Şekil 8: Renk tablosu

Tablodaki 1 rakamı LED’in ışık yaydığını, 0 rakamı ise LED’in sönük olduğunu gösteriyor. Ara renklerin ve özellikle beyaz rengin tam olarak elde edilebilmesi için LED’lerin birbirine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesi gerekiyor. Ayrıca, kullanılan LED’lerin görüş açısı da geniş olmalı. Örneğin 80 ile 130 derece arasında açıya sahip LED’ler oldukça iyi sonuç verir. Dar açılı LED’ler kullanıldığında ise ara renkler çok iyi oluşmaz.

LED sürücü

Işık rengini belirli bir sırayla değiştirmek ve renk oranlarını ayarlamak için genellikle mikro denetleyici içeren devreler kullanılır. Ana renkte ışık yayan her bir LED, darbe genişlik modülas-yonu (PWM) tekniği ile sürülerek spektrumdaki bütün renk tonları elde edilebilir. Bu tür tasarımlar donanım olarak basit, yazılım olarak karmaşık olduğu için bu projede mikro denetleyici kullanılmadı. Renk değiştirme işlemi lojik entegreler ve birkaç adet elektronik malzeme kullanılarak gerçekleştirildi.

LED sürme devrelerinde genellikle transistör kullanılır. Şekil 9’da NPN türünde bir transistör-le yapılmış LED sürücü devre görülüyor.

Image

Şekil 9: NPN transistörlü LED sürücü

Bu devre kırmızı, yeşil ve mavi renkte 3 ayrı LED’i sürebileceği gibi ortak anotlu bir RGB LED’i de sürebilir. Eğer, ortak katotlu bir RGB LED sürülecekse devrede PNP transistör kullanmak gerekiyor. Şekil 10’da bu devre görülüyor.

Image

Şekil 10: PNP transistörlü LED sürücü

Sürücü devrede görülen R direncinin değeri (1) nolu formüle göre hesaplanır

Image

Burada Vcc besleme gerilimini, Vce(sat) transistörün doyma gerilimini, Vf ise LED’in ileri yön gerilimini gösterir. LED akımı, kullanılan LED’in türüne göre 20mA ile 70mA arasında değişebilir. Devredeki R direnci, akımı LED’e zarar vermeyecek şekilde sınırlar. Aşağıdaki tabloda Vcc=5V ve Vce(sat)=0.1V için hesaplanan direnç değerleri toplu olarak görülüyor.

Image

Şekil 11: R direncinin seçimi

Elektronik devre şeması şekil 12’de görülüyor. Devrede kare dalga üreteci, sayıcı ve LED sürücü olmak üzere 3 birim bulunuyor. NE555 entegresi ile oluşturulan osilatör devresinin frekansı, potansiyometre yardımıyla 0.6Hz ile 14Hz arasında ayarlanabiliyor. Böylece LED’lerin renk değiştirme hızı değiştirilebiliyor. 74LS90 adlı sayıcı entegresinin Q0, Ql, Q2 çıkışları sırasıyla 0 ile 7 arasında değişen 3 bitlik kodlar üretiyor. Sayıcı çıkışına ait dalga şekilleri şekil 13’de görülmekte.

Image

Şekil 13: Dalga şekilleri

Sayıcı çıkışı lojik 0 iken transistör kesimde olduğundan LED sönük haldedir. Sayıcı çıkışı lojik 1 iken transistör iletime geçer ve LED ışık yayar. Devre bu haliyle çalıştırıldığında sırasıyla kırmızı, yeşil, sarı, mavi, mor, turkuaz ve beyaz renk ışık oluşur. Devrede LED’lere seri bağlı durumdaki Rl, R2, R3 dirençleri, şekil 11’de verilen tabloya göre seçilmeli. Örneğin, devrede 5mm LED’ler kullanılacaksa LED akımını 20mA ile sınırlandırmak için Rl direnci 150 ohm, R2 direnci 100 ohm, R3 direnci ise 82 ohm seçilebilir. Flux RGB LED kullanılacaksa, LED akımını 50mA ile sınırlandırmak için Rl direnci 56 ohm, R2 direnci 8.2 ohm, R3 direnci ise 10 ohm seçilebilir.

Devrenin çalışması için gereken 5V’luk sabit gerilim, şekil 14’deki regülatör devresi ile sağlanabilir.

Image

Şekil 14: Regülatör devresi

Projeye ait malzeme listesi şekil 15’de görülüyor.

NE555 entegresi

1 adet

74LS9Ü entegresi

1 adet

LM7805 gerilim regülatörü

1 adet

BC547 transistor

3 adet

10 uF/16V kondansator

2 adet

330 nF kutupsuz kondansatör

1 adet

10 kohm direnç (0.25W)

1 adet

2.7 kü direnç (0.25W)

3 adet

Rl, R2, R3 dirençleri (yazıda)

1′ er adet

R, G, B LED (5rnm ya da flux)

1′ er adet

8’li ve 14’lü entegre soketı

1′ er adet

100 kü potansiyometre

1 adet

1N4001 diyot

1 adet

Aç/kapa anahtar

1 adet

9V’luk pil ya da güç kaynağı

1 adet

Şekil 15: Malzemeler

Renk değiştiren LED’li devre ile yapılabilecek uygulamalar aşağıda görülüyor. Projeye ait diğer ayrıntıları ve renk değiştiren lambaya ait video görüntülerini kendimiz yapalım köşesinin web sayfasında bulabilirsiniz.

Image

Şekil 12: Devre şeması

Hazırlayan : Yavuz Erol

İlginize Çekebilir

LED’li Aydınlatma

Aydınlatma sektöründe LED kullanımı her geçen gün artış gösteriyor. Dünya çapında pek çok firma, daha …