Цветопередача светодиодных ламп

Цветопередача светодиодных ламп

При использовании различных осветительных приборов можно заметить, что один свет делает окружающие предметы яркими и выразительными, а другой словно бы съедает часть цвета. За это явление отвечает особый параметр ламп, который называется цветопередачей (CRI). Цветопередача характеризует соответствие зрительного восприятия цвета спектру осветительного прибора.

Что такое CRI

Индекс цветопередачи обозначается как CRI (Colour Rendering Index). Термин появился еще в 1960-х годах. Параметр определяется по восьми главным ненасыщенным и шести второстепенным насыщенным цветам. Эти цвета получили название тестовых оттенков.

Показатель имеет размерность Ra и меняется от 0 до 100 Ra. Верхняя граница в 100 Ra – принятый индекс цветопередачи солнечного света. Параметр достаточно условен, поскольку на цветопередачу влияют погодные условия, время суток и полушарие, на которое падает свет.

В ходе измерения параметра цветопередачи конкретного прибора осуществляют освещение им установленных тестовых цветов. В это же время эти цвета освещаются эталонным источником света, CRI которого максимально приближен к 100 Ra. Затем проводится сравнение насыщенности оттенков и на основании полученной разницы делается вывод об индексе цветопередачи испытываемого изделия.

Говоря простым языком, индекс цветопередачи показывает, насколько естественными кажутся человеку все цвета и оттенки, освещенные конкретным светильником. Глаз человека настроен на восприятие цветов при солнечном освещении, поэтому он принят за эталон. Причем глаза человека способны корректировать отображение цветов в зависимости от конкретных погодных условий или времени суток. Подобная настройка происходит при освещении предметов раскаленными элементами в лампах накаливания и галогенных приборах.

Светодиодные лампы функционируют по другому принципу, а значит автоматической корректировки цветов зрением не происходит. По наблюдениям, хуже всего в подобном освещении отображаются оттенки красного цвета. В частности, лицо человека при освещении некачественными светодиодами будет казаться серым. Использование хороших светодиодных приборов сделает цвет теплее всего на пару оттенков. Но также в полной мере не передает румянец.

Наиболее комфортны модели с индексом цветопередачи не менее 80 Ra. Для рабочих мест и областей с высокими требованиями к освещению лучше добиться показателя в 90 или даже 100 Ra.

Это надо видеть: Зеленая кожа или эпоха отвратительного света. Индекс CRI

Как измерить коэффициент цветопередачи

При измерении индекса цветопередачи за основу берется отклонение кажущегося света от естественного. Чем оно меньше, тем лучше показатели источника света.

В представленной ниже таблице указаны значения коэффициентов CRI и соответствующие им характеристики освещения.

Для оценки цветопередачи есть системы математических алгоритмов. Они сравнивают изменения излучения в спектральной шкале прибора с показателями эталонного источника света. Полученные значения вычитают из 100 и получают индекс CRI.

Если разница между цветами несущественна, источнику присваивается значение 100 Ra.

Индекс цветопередачи

Рассмотрим индексы цветопередачи наиболее популярных светильников. Показатель зависит от конструкции осветительного прибора, принципа действия и качества используемых элементов.

Натриевые лампы

Натриевые лампы представляют собой специфический источник освещения, который нечасто используется в помещениях с работающими людьми. Ограничения обусловлены особенностями:

  • при работе дроссель громко гудит;
  • долго разгорается;
  • низкий индекс цветопередачи около 40 Ra.

Натриевые светильники высокого давления широко используются в уличных фонарях и прожекторах. Они могут похвастаться внушительным световым потоком около 150 Лм/Вт и ресурсом работы в 25 тыс. часов.

Это газоразрядные источники света с ровным спектром и преобладанием красно-оранжевых оттенков. Такой спектр позволяет применять приборы в качестве источника освещения для растений в теплицах.

Галогенные лампы

Галогенные источники света характеризуются большим потоком, внушительным энергопотреблением и высокой цветопередачей. Тут показатель очень близок к показателю дневного освещения и нередко принимается за 100 Ra.

Лампы накаливания

Традиционные лампы накаливания постепенно исчезают с прилавков магазинов из-за низкого КПД. Однако у них одно неоспоримое преимущество: приближенная к солнечному свету цветопередача на уровне 100 Ra. При этом наблюдается значительный сдвиг в сторону теплых оттенков инфракрасного диапазона.

Читайте также:
Художественная ковка в интерьере +50 фото

Люминесцентные лампы

Долгое время люминесцентные лампы были востребованы за счет энергоэффективности и безопасности. Однако появление большого количества доступных светодиодных приборов несколько сократило спрос и отодвинуло люминесцентные источники света на второй план.

Приборы характеризуются рваным спектром, явно смещенным в область холодных оттенков. Они не могут стабильно функционировать без специальной пускорегулирующей аппаратуры.

Индекс цветопередачи зависит от используемого в лампе люминофора, от 60 Ra до 90 Ra. Высокие значения характерны для пятикомпонентных люминофоров.

Светодиодные лампы

В светодиодных лампах также используется люминофор. Он покрывает кристаллы светодиодов и влияет на параметры цветопередачи. Индекс цветопередачи современных светодиодных ламп начинается с показателя в 80 Ra. Оптимальным значением представляется 90 Ra, однако можно найти и больше. Лампы активно применяются в помещениях любого типа без каких-либо ограничений.

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) – довольно мощные источники света, по своим характеристикам и назначению похожие на натриевые лампы. Приборы способны стабильно служить на протяжении 10 тыс. часов и обеспечивать световой поток около 95 Лм/Вт. Индекс цветопередачи невелик, редко превышает значение в 40 Ra. В спектре наблюдается значимый сдвиг в область голубого цвета и ультрафиолета.

Индекс цветопередачи светодиодных ламп

Индекс цветопередачи в светодиодных лампах

Сегодня стандарт ТМ-30-15 не является обязательным, поэтому производители осветительной продукции на основе светодиодов продолжают оперировать понятием CRI. Стоит подчеркнуть, что методика измерения CRI не способно дать качественную оценку свету. Однако в подавляющем большинстве случаев потребителю приходится опираться лишь на этот коэффициент. Индекс цветопередачи светодиодных ламп может находиться в достаточно широком диапазоне значений CRI, поэтому уделять внимание этому параметру однозначно нужно. Специалисты, работающие в области освещения, рекомендуют выбирать для жилых помещений светодиодные лампочки с коэффициентом CRI близким к 90. В этом случае предметы интерьера будут выглядеть наиболее естественно.

Светодиодные лампы с CRI меньше 70 пригодны только для производственного и уличного освещения, где точность передачи оттенков не является первостепенной.

Новый индекс CQS и его расчет

Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.

Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.

Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.

Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.

Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.

Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

  • светлости
  • тональности
  • насыщенности

Передача цвета в разных видах ламп

Какова степень цветопередачи в разных типах лампочек и какие лучше выбрать? Сегодня известны показатели основных типов современного осветительного оборудования, которое можно встретить в магазинах:

  • люминесцентного;
  • галогенного;
  • светодиодного.

Индекс цветопередачи люминесцентных ламп– 80-90 Ra, хотя встречаются экономичные варианты с Ra 75 и менее. При покупке важно обращать внимание на описание товара, чтобы не было неожиданного эффекта при освещении.

Читайте также:
Электроды МР-3 – характеристики и особенности использования

По аналогии с люминисцентными светильниками, светодиоды отличаются по качеству.Индекс цветопередачи светодиодных лампразличается именно в зависимости от уровня качества изделия и может достигать значений Ra 80 и более.

Какие лампы дают самый низкий уровень передачи цвета? Это приборы на основе ртути и натрия, на газовых разрядах. Уровень цветности здесь составит менее Ra 40. Аиндекс цветопередачи лампы накаливания практическиравен уровню Солнца, как и галогеновая продукция. В данном случае Ra близок к 100. Но у них есть недостаток – слабое представление синего оттенка. Есть еще разновидность металлогалогенных светильников, их индекс находится на уровне 90.

Ознакомились с данным материалом и решили, купить светодиодное освещение по лучшим ценам, тогда перейдите по ссылке.

Невероятно эффектная цветомузыка на Arduino и светодиодах

С наступающим! Приближается Новый год, а значит, пора срочно создавать настроение! Ну и как всегда в это время года рождаются десятки электронных схем различных цветомузыкальных установок.

Чего только самобытные мастера не придумают. От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу.

Как большой поклонник, так называемых адресных светодиодов, хочу показать вам очень простую и удивительную цветомузыку. Я вообще такой ни разу не видел. Пока не собрал за один вечер. Итак, визуализатор звука!

Инструкция

Схема очень простая!

Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из 180 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.

В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов. Скетч писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, а библиотека для светодиодов и быстрого преобразования Фурье (FFT) написана в Адафрут для проекта Piccolo. Библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере.

Сам скетч и библиотеку FFT нужно скачать здесь и здесь.

Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.
Это всего лишь развлечение!

В момент первого включения нужно сделать пару настроек:

Яркость: удерживайте кнопку color при включении питания. На первых 8 светодиодах будет отображаться радуга светодиодов. С помощью ручки param измените яркость. По завершении нажмите кнопку color еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Длина светодиодной полосы: удерживайте кнопку pattern при включении питания. Отобразится один, два или три красных светодиода. Используйте ручку param, чтобы выбрать длину светодиодной полосы в зависимости от количества красных светодиодов:

1=60 светодиодов
2=120 светодиодов
3=180 светодиодов

По завершении нажмите кнопку pattern еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Алгоритмы

Танцы плюс: пики звуковых сигналов испускаются из центра полосы и исчезают по мере приближения к концам. Скорость пика пропорциональна величине звукового сигнала этого пика.

Танцы минус: то же, что и Dance Party, но пики сигналов испускаются с одного конца.
Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.

Световая полоса: в пиках освещается вся полоса.

Цветные полоски: пики сигналов отображаются как цветные полосы, которые исчезают.

Цветные полоски 2: подобно цветные полоски, но каждая полоска сжимается и исчезает.

Вспышки: пики сигналов отображаются в виде светодиодной вспышки в случайном месте. Начальный цвет белый, а затем исчезает через другой цвет.

Светлячки: пики сигналов отображаются как одиночные светодиоды в случайном месте, и они перемещаются влево или вправо и исчезают. Их скорость зависит от величины сигнала.

Читайте также:
Стоит ли заливать фундамент перед зимой

Цветовые схемы

Случайная двухцветная схема: выбраны два случайных цвета и только они используются для отображения пиков сигнала. Со временем будут выбраны новые цвета. Используйте param, чтобы настроить скорость изменения цветовой схемы. Если ручка потенциометра «параметры» в верхнем положении, цвета будут меняться часто и каждый пик сигнала будет иметь новый цвет. Рекомендую установить ручку в средину.

Радуга: все пики сигналов отображаются как один и тот же цвет (с небольшим количеством случайных вариаций) и этот цвет меняется как радуга с течением времени. Скорость изменения цвета устанавливается потенциометром param.

Цветные частоты: в этом режиме каждый пик сигнала окрашивается в зависимости от частотной полосы где он находится. Самая низкая полоса красного цвета, и дальше вверх по спектру. Есть 8 полос частот: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый. Этот цветовой режим наиболее интересен, когда частотная характеристика настроена на все полосы частот.

Диапазон частот: вы можете управлять тем диапазоном частот, на который откликается цветомузыка. Чтобы установить диапазон нажмите и удерживайте обе кнопки. Используйте ручку param, чтобы выбрать, сколько из восьми частотных диапазонов будет показываться. Если вы хотите выделить бас и ритм музыки, установите частотную характеристику только на самые низкие 2 или 3 полосы. Если вы хотите показать все частоты в музыке (например, вокал и более высокие инструменты), выберите все полосы частот.

Это видеоинструкция по настройке и она же демонстрация визуализатора в работе. Там в конце две музыкальные композиции с разными алгоритмами.

Цветомузыка. Что может быть проще?

Вы начинающий радиолюбитель и вам нечем заняться? Хотите что-нибудь спаять, но не можете определиться с выбором? Делаем цветомузыку! Устроим дома дискотеку и будем зажигать, но сначала включим паяльник и немного попаяем. Не хотим дискотеку, просто поставим возле компьютера в уголок, пусть моргает под музыку.

Цветомузыкальная установка позволяет получать цветные вспышки в такт с исполняемой мелодией. Для начала возьмём транзистор, светодиод, резистор и источник питания 9В. Подключим источник звука и подадим напряжение


1-ая схема

И что мы видим? Светодиод мигает в ритм музыки. Но мигает надоедливо под уровень громкости. И тут встаёт вопрос разделения звуковой частоты. В этом нам помогут фильтры из конденсаторов и резисторов. Они пропускают только определённую частоту, и получается, что светодиод будет мигать только под определённые звуки


2-ая схема

На схеме приведён пример простой цветомузыки. Но это только небольшая приставка, с незначительной яркостью. Она состоит из трёх каналов и предусилителя. Звук подаётся с линейного выхода или усилителя НЧ на трансформатор, который нужен для усиления звука и гальванической развязки. Подойдёт сетевой малогабаритный, на вторичную обмотку которого подаётся звуковой сигнал. Можно обойтись без него, если входного сигнала достаточно для вспыхивания светодиодов. Резисторами R4-R6 регулируется вспыхивание светодиодов. Далее идут фильтры, каждый из которых настроен на свою полосу пропускания частот. Низкочастотный – пропускает сигналы частотой до 300Гц (красный светодиод), среднечастотный – 300-6000Гц (синий), высокочастотный – от 6000Гц (зелёный). Транзисторы подойдут практически любые, структуры NPN с коэффициентом передачи тока не менее 50, лучше, если больше, например те же КТ3102 или КТ315.

Вы собрали надёжное, прекрасно работающее цветомузыкальное устройство, но чего-то не хватает? Модернизируем его!

Начнём с самого главного. Увеличим яркость. Для этого будем использовать лампы накаливания на 12 вольт. В схему добавляем тиристоры и питаем устройство от трансформатора. Тиристор – управляемый диод, позволяющий управлять мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов. При прохождении через него постоянного тока он остаётся в открытом состоянии даже без управляющего сигнала, при переменном токе принцип работы похож на транзисторный. Имеет анод, катод – как у диода, и дополнительный управляющий электрод. Способен выдерживать приличную нагрузку, поэтому используется в схеме для управления лампами накаливания.

Читайте также:
Тюль может быть кружевом, шелком и любым легким материалом.


3-яя схема

Звуковой сигнал подаётся от усилителя НЧ, мощностью 1-2 Ватта. Тиристоры практически любые, рассчитанные под ток ламп, лампы – автомобильные на 12 вольт. Трансформатор должен отдавать достаточный ток (1.5-5 ампер) в зависимости от ламп.

Если у вас есть опыт работы с сетевым напряжением, то лучшим вариантом будет использование осветительных ламп на 220 вольт. Сетевой трансформатор в таком случае не понадобится, а вот звуковой лучше оставить для защиты источника звука. При этом всё должно быть тщательно изолировано и размещено в надёжном корпусе.

Теперь делаем фоновую подсветку. Она будет работать обратно основным каналам: при отсутствии звука светодиод горит постоянно, подаётся звук – светодиод гаснет. Можно сделать один общий фоновый канал или несколько с отдельными звуковыми фильтрами и подключить по предыдущей схеме.


4-ая схема

В схеме добавлен резистор (R2) для постоянного открытия транзистора. Поэтому ток через светодиод проходит свободно, но звуковой сигнал способен закрывать транзистор, светодиод гаснет.

Заменим трансформатор на транзисторный усилитель.


5-ая схема

Избавляемся от звукового провода при помощи микрофона. Добавим его в предыдущую схему. Теперь цветомузыка будет реагировать на все окружающие звуки, в том числе и на разговор.


6-ая схема

В схеме приведён пример двухкаскадного микрофонного усилителя. Резистор R1 необходим для питания микрофона, R2 R6 устанавливают смещение, R4 – настройка чувствительности. Конденсаторы C1-C3 пропускают переменный звуковой сигнал и не дают пройти постоянному току. Микрофон – любой электретный. Если схему использовать просто как предусилитель, то R1 и микрофон убираются, звуковой сигнал подаётся на C1 и минус питания. Номиналы деталей не критичны, особая точность здесь не важна. Главное не делать ошибок и у вас всё получится.

Как сделать цветомузыку на светодиодах

Чтобы собрать цветомузыку на светодиодах своими руками необходимо обладать базовыми знаниями электроники, уметь читать схемы и работать с паяльником. В статье мы рассмотрим, как работает цветомузыка на светодиодах, основные рабочие схемы, на основе которых можно собрать самостоятельно готовые устройства, а в конце пошагово соберем готовое устройство на примере.

  1. По какому принципу работает цветомузыка
  2. Что необходимо, для изготовления цветомузыки
  3. Несколько рабочих схем
  4. Вариант №1
  5. Вариант №2
  6. Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки

По какому принципу работает цветомузыка

В основе цветомузыкальных установок, используется способ частотного преобразования музыки и его передачи, посредством отдельных каналов, для управления источниками света. В результате получается, что в зависимости от основных музыкальных параметров, работа цветовой системы будет ей соответствовать. На этом прицепе основана схема, по которой собирается цветомузыка на светодиодах своими руками.

Как правило, для создания цветовых эффектов используется не менее трёх различных цветов. Это может быть синий, зелёный и красный. Смешиваясь в различных комбинациях, с разной продолжительностью, они способны создать поразительную атмосферу веселья.

Разделять сигнал на низкие, средние и высокие чистоты, способны LC и RC-фильтры, именно они устанавливаются и настраиваются в цветомузыкальную систему с применением светодиодов.

Настройки фильтров устанавливаются на следующие параметры:

  • до 300 Гц на низкочастотный фильтр, как правило, его цвет красный;
  • 250-2500 Гц для средних, цвет зелёный;
  • все что выше 2000 Гц преобразует высокочастотный фильтр, как правило, от него зависит работа синего светодиода.

Деление на частоты, проводится с небольшим перекрытием, это необходимо, для получения различных цветовых оттенков, при работе прибора.

Выбор цвета, в данной схеме цветомузыки не принципиален, и при желании можно использовать светодиоды разных цветов на своё усмотрение, менять местами и экспериментировать, запретить не может никто. Различные частотные колебания в сочетании с применением нестандартного цветового решения, могут существенно повлиять на качество результата.

Читайте также:
Умные лампы: устройство, виды и их применение

Для регулировки доступны и такие параметры схемы, как количество каналов и их частота, из чего можно сделать вывод, что цветомузыка может использовать большое количество светодиодов разных цветов, и возможна индивидуальная регулировка каждого из них по частоте и ширине канала.

Что необходимо, для изготовления цветомузыки

Резисторы для цветомузыкальной установки, собственного производства, могут использоваться только постоянные, с мощностью 0.25-0.125. Подходящие резисторы, можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на корпусе показывают величину сопротивления.

Также в схеме применяются R3 резисторы, и подстроечные R — 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование, возможность установки на плату, применяемую при сборке. Первый вариант светодиодной цветомузыки, собирался с применением резистора переменного типа с обозначением СПЗ-4ВМ и импортными — подстроечными.

Что касается конденсаторов, то использовать нужно детали с рабочим напряжением на 16 вольт, не менее. Тип, может быть любой. При затруднениях в поиске конденсатора С7, можно соединить параллельно, два меньших по ёмкости, для получения требуемых параметров.

Применяемые в схеме светодиодной цветомузыки конденсаторы С1, С6 должны быть способны работать на 10 вольтах, соответственно С9–16В, С8–25В. Если вместо старых советских конденсаторов, планируется использовать новые, импортные то стоит помнить, что они имеют различие в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и испортить схему.

Ещё для изготовления цветомузыки потребуется диодный мост, с напряжением 50В и рабочим током, около 200 миллиампер. В случае, когда нет возможности установить готовый диодный мост, можно сделать его из нескольких выпрямительных диодов, для удобства их можно убрать с платы и смонтировать отдельно с применением платы меньшего размера.

Параметры диодов, выбираются аналогично применяемых в заводском исполнение моста, диодов.

Светодиоды, должны быть красного, синего и зёленого цвета свечения. Для одного канала их понадобится шесть штук.

Что касается транзисторов, то подойдут VT1 и VT2, индекс обозначения не важен.

Ещё один необходимый элемент, стабилизатор напряжения. Используется пятивольтовый стабилизатор, импортного производства, с артикулом 7805. Также можно применять 7809 (девятивольтовый), но тогда из схемы нужно исключить резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая минусовую шину и средний вывод.

Соединить цветомузыку с музыкальным центром, можно при помощи трехконтактного разъёма «джек».

И последнее, что необходимо иметь для сборки, это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.

Общая схема для проведения сборки цветомузыки, в которой используются описанные детали на фото ниже.

Несколько рабочих схем

Ниже будет предложено несколько рабочих схем цветомузыки на светодиодах.

Вариант №1

Для данной схемы можно использовать светодиоды любого типа. Главное, чтобы они были сверхяркими и разными по свечению. Схема работает по следующему принципу, сигнал с источника передаётся на вход, где сигналы каналов суммируются и далее направляются на переменное сопротивление.(R6,R7,R8) При помощи этого сопротивления уровень сигнала для каждого канала регулируется, после чего поступает на фильтры. Различие фильтров, в ёмкости конденсаторов, используемых для их сборки. Их смысл, как и в других устройствах, преобразовывать и очищать звуковой диапазон в определённых границах. Это верхние, средние и низкие частоты. Для регулировки в схеме цветомузыки установлены резисторы подстройки. Пройдя всё это, сигнал поступает на микросхему, которая позволяет устанавливать различные светодиоды.

Вариант №2

Второй вариант цветомузыки на светодиодах отличается своей простотой и подойдёт для начинающих любителей. В схеме участвует усилитель и три канала для обработки частоты. Установлен трансформатор, без которого можно обойтись, если сигнала на входе достаточно для открытия светодиодов. Как и в аналогичных схемах, применяются регулировочные резисторы, обозначенные как R4 – 6. Транзисторы можно использовать любые, главное, чтобы передавали более 50% тока. По сути, больше ничего не требуется. Схему при желании можно улучшить, для получения более мощной цветомузыкальной установки.

Читайте также:
Что такое ламели?

Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки

Для сборки простой цветомузыки на светодиодах потребуются следующие материалы:

  • светодиоды размером пять миллиметров;
  • провод от старых наушников;
  • оригинал либо аналог транзистора КТ817;
  • блок питания на 12 вольт;
  • несколько проводов;
  • кусок оргстекла;
  • клеевой пистолет.

Первое с чего нужно начать, это изготовить, корпус будущей цветомузыки из оргстекла. Для этого оно разрезается по размерам и склеивается, клеевым пистолетом. Короб лучше сделать прямоугольной формы. Размеры можно корректировать под себя.

Для расчёта количества светодиодов, разделим напряжение адаптера (12В), на рабочее светодиодов (3В). Получается нам необходимо в короб, установить 4 светодиода.

Кабель от наушников зачищаем, в нём три провода, мы будем использовать один левого или правого канала, и один общего.

Один провод нам не понадобится и его можно изолировать.

Схема простой цветомузыки на светодиодах выглядит следующим образом:

Перед сборкой, кабель прокладываем внутрь короба.

светодиоды имеют полярность, соответственно при подключении, её необходимо учитывать.

В процессе сборки, нужно постараться не нагревать транзистор, т. к. это может привести к его поломке, и учитывайте маркировку на ножках. Эмиттер обозначается как (Э), база и коллектор соответственно (Б) и (К). После сборки и проверки можно установить верхнюю крышку.

Готовый вариант цветомузыки на светодиодах

В заключении хочется сказать, что собрать цветомузыку на светодиодах не так сложно, как может показаться на первых порах. Конечно, если Вам нужно устройство с красивым дизайном, то тут уже придется потратить много времени и сил. А вот для изготовления простой цветомузыки в ознакомительных или развлекательных целях достаточно собрать одну из представленных схем в статье.

Как можно сделать светомузыку из светодиодной ленты своими руками

Преимущества светодиодной продукции

Современный рынок электроники представляет большое разнообразие светодиодных лент, которые обладают самыми разными цветовыми эффектами. С их помощью можно создать качественное точечное освещение, есть возможность сделать цветомузыку с мигающими или размытыми эффектами.

В отличии от обычных лампочек, светодиоды характеризуются большим количеством положительных характеристик. Среди основных преимуществ светодиодных лент можно выделить:

  • широкая и разнообразная цветовая гамма;
  • передача насыщенных цветов;
  • разные варианты исполнения – линейки, модули, дискретные элементы, RGB-ленты;
  • высокая скорость срабатывания;
  • минимальный объем потребляемой энергии.

Ленты можно использовать в домашних условиях, в клубах и в кафе, можно эффектно подсвечивать витрины. В данной статье более подробно будет описан вариант светодиодной цветомузыки для обычного домашнего применения.

Инструкция

Схема очень простая!

Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180. А впрочем, любое количество. В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов. Основную часть скетча писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, ещё одна часть кода взята из проекта Piccolo компании Adafruit. В Adafruit также писали библиотеку для светодиодов neopixel. А библиотека быстрого преобразования Фурье (FFT) написана уважаемым ChaN, это библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере. Сам скетч и библиотеки ffft.h и Adafruit_NeoPixel.h нужно скачать в подвале этой страницы и распаковать в папку с другими библиотеками Arduino. Например C:Program Files (x86)Arduinolibraries Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч в плату Arduino и наслаждайтесь шоу. Это всего лишь развлечение!

Читайте также:
Технология укладки ламината «елочкой»



Простая схема с одним светильником

Для начала стоит изучить простую схему цветомузыки. Это устройство, которое выполняется на одном светодиоде, транзисторе и резисторе. Питание на такую цветомузыку можно подавать от постоянного источника тока напряжением 6-12 вольт. Работает устройство по принципу усилительного каскада с общим эмиттером. Воздействие в виде меняющегося по частоте сигнала и амплитуды поступает на основную базу. Как только частота колебаний превышает определенное пороговое значение, открывается транзистор и светодиод сразу вспыхивает.

Данная схема имеет один недостаток – темп мигания светодиода зависит полностью от уровня производимого звукового сигнала. Говоря иными словами, световой эффект будет активироваться только на определенном уровне производимой музыкальным центром громкости. При снижении интенсивности звучания свечение будет постоянным с редкими подмигиваниями.



Схема с одноцветной лентой

Данная цветомузыка на транзисторе собирается с применением светодиодной ленты в нагрузке. Для организации такой цветомузыки потребуется увеличить питание до 12 В, найти и установить транзистор с максимальным током коллектора, который превышает ток нагрузки, также потребуется пересчитать общий номинал резистора. Подобная цветомузыка достаточно проста, выполнена на одной одноцветной светодиодной ленте и идеально подойдет для начинающих радиолюбителей. Собрать ее можно без особых проблем в домашних условиях.

Простая трёхканальная схема

Чтобы получить цветомузыку, лишенную всех перечисленных выше недостатков, стоит использовать специальный трехканальный преобразователь звука. Питается такая схема постоянным напряжением 9 В и в состоянии эффективно засветить по одному или два светодиода в каждом канале. Среди основных конструкционных элементов, которыми характеризуется такая цветомузыкальная схема, можно отметить:

  • три независимых усилительных каскада, которые собираются на транзисторах категории КТ315 (КТ3102);
  • в нагрузку транзисторов включены светодиоды разного цвета;
  • для элемента предварительного усиления может быть использован сетевой небольшой трансформатор понижающего характера.

Входящий сигнал подается на вторичную обмотку трансформатора, который в свою очередь выполняет две основные функции – развязывает на гальваническом уровне два устройства, а также усиливает звук с основного линейного выхода. После этого сигнал поступает на три параллельно расположенных и включенных фильтра, собранные на базе RC-цепей. Они работают на индивидуальной частотной полосе, которая прямо зависит от номинала конденсатора и резистора.



Принцип действия цветомузыки на светодиодах

Основой работы каждой схемы цветомузыкальной установки лежит физический принцип, связанный с частотным преобразованием музыки. Далее она передается через отдельные каналы и осуществляет управление подключенными световыми приборами. Данная цепочка связывает основные музыкальные характеристики с цветовыми элементами, которые соответствуют друг другу и работают во взаимной связи. Этот принцип служит основой всех радиоэлектронных схем из области цветомузыки, в том числе и созданных самостоятельно.

Чаще всего цветовая гамма включает в себя как минимум три разных цвета, например, красный, зеленый и синий. Существует множество комбинаций, создаваемых в результате их смешивания, поэтому, если схема собрана нормально, она обязательно даст желаемый эффект. Для его достижения сигнал разделяется и работает на низких, средних и высоких частотах. Разделение осуществляется с помощью специальных фильтров LC и RC, устанавливаемых в общую цепочку светодиодной цветомузыкальной системы.

Существуют определенные параметры, используемые при настройке фильтров, работающих в собственной узкой частотной полосе и пропускающих колебания лишь на этом отрезке диапазона звучания:

  • ФНЧ – фильтры низких частот. Частота колебаний, проходящих через них, достигает 300 Гц, а световой источник должен быть красного цвета.
  • ФСЧ – фильтры средних частот. Способны пропускать колебания частотой от 250 до 2500 Гц, цвет источника света – желтый или зеленый.
  • ФВЧ – фильтры высоких частот, пропускающие более 2500 Гц и работающие совместно с синим источником света.
Читайте также:
Чем и как покрасить ДВП?

Разделенные частоты схемы немного перекрывают друг друга, что дает возможность получать разнообразные цветовые оттенки в процессе работы. Основные цвета, перечисленные выше, не имеют принципиального значения, их вполне возможно заменить другими – наиболее подходящими для конкретной ситуации. В некоторых случаях конечный результат значительно превосходит ожидания, благодаря использованию нестандартных цветовых решений.

Цветомузыка с RGB лентой

Данная схема приставки осуществляет работу от 12 вольт и идеально подходит для установки на авто. Такая цветомузыка оптимально совмещает в себе основные функции ранее рассмотренных схем и в состоянии работать, как в режиме светильника, так и цветомузыки. Второй режим достигается за счет особого бесконтактного управления RGB-лентой посредством микрофона. Что касается режима светильника, то он основан на одновременном запуске свечения зеленого, красного и синего светодиода на полную мощность. Выбор режима можно осуществлять посредством специального переключателя, который находится на специальной плате.

Чтобы понять, как осуществляет работу данная приставка, стоит изучить ее последовательность действий. Основным источником сигнала здесь является микрофон, преобразующий колебания звука, исходящей от фонограммы. Полученный сигнал незначителен, потому требует усиления. Добиться этого можно посредством применения транзистора или специального операционного усилителя. После этого запускается автоматический регулятор уровня АРУ. Он эффективно удерживает колебания звука в разумных пределах и подготавливает его к последующей обработке. Встроенные фильтры разделяют сигнал на три части, каждая из которых работает в одном определенном частотном диапазоне. В завершении потребуется просто усилить предварительно подготовленный сигнал тока. Для этой цели используются специальные транзисторы, которые работают в ключевом режиме.

Советуем почитать:бегущие огни на светодиодах своими руками

Что нам нужно?

Цветомузыка своими руками из ленты GE60RGB2811C

В идеале, для организации цветомузыки своими руками нам подойдет уже готовая светодиодная лента с питанием от USB порта компьютера. Все, что нам надо – скачать необходимое приложение на для того же компьютера, настроить ассоциации файлов с нужным аудио-проигрывателем, и наслаждаться результатом. Но это если нам очень повезет, и если у нас есть деньги, чтобы все это приобрести. В ином случае все выглядит несколько сложнее.

В продаже магазинов электронных комплектующих есть различные по длине и мощности светодиодные ленты, но нам нужна только 12в. Она является наилучшим вариантом для подключения к компьютеру посредством USB. Так, например, можно найти модель GE60RGB2811C, которая представляет собой последовательно подключенных 300 RGB светодиодов. Один из плюсов любой такой ленты в том, что её можно нарезать как кому удобно – любой длины. Все что нужно после этого – соединить контакты, чтобы электрическая цепь не была разомкнутой, и схема была целостной (это надо сделать обязательно).

Схема настройки цветомузыки

Также нам может понадобиться макетная плата для подключения USB. Самым популярным, дешевым, но при этом функциональным вариантом для подключения является модель AVR-USB-MEGA16 под USB 1.1. Эта версия USB считается уже несколько устаревшей т.к. передает сигнал к светодиодам со скоростью 8 миллисекунд, что для современной техники слишком медленно, но, поскольку человеческий глаз и эту скорость воспринимает как «мгновение ока», то нам она вполне подойдет.

Если опустить большинство сложнейших технических тонкостей и нюансов, то все, что требует от нас схема такого подключения, это взять ленту нужной длины, высвободить и зачистить контакты на одной стороне, подключить и припаять их к выходу на макетной плате (на самой плате указаны символы, какой разъем и для чего нужен) и, собственно, всё. Для полной длины ленты в 12в может не хватить питания, поэтому можно их запитать от старого блока питания компьютера (это потребует параллельного подключения), или просто обрезать ленту. Звук при просто этом варианте будет идти из компьютерных динамиков. Для особо искушенных в электронике мастеров, можно порекомендовать присоединить микрофонный усилитель и маленький «динамик-пищалку» прямо к AVR-USB-MEGA16.

Читайте также:
Уютная кухня голубого цвета - 50 фото примеров

Схема крепления контактов ленты к USB шнуру от смартфона

Если эту плату раздобыть не удалось, то на самый крайний случай подключение можно сделать через светодиодную RGB ленту 12в к USB кабелю от смартфона или планшетного компьютера (схема по настройке цветомузыки своими руками это допускает). Важно только убедиться, что шнур даст необходимые 5 ватт мощности. В завершение всех этих манипуляций устанавливаем программу SLP (или прописываем все шаги в txt файле, если позволяют познания в программировании и понятна схема и алгоритм всех действий), выбираем нужный режим (по количеству диодов), и наслаждаемся работой, проделанной своими руками.

Приобретение готового ЦМУ

Если нет желания сделать цветомузыку для использования в домашних условиях, можно приобрести ЦМУ, то есть цветомузыкальную установку. Это готовое функциональное решение, в составе которого присутствует контроллер. Он будет обрабатывать звук, преобразуя его в светомузыкальное визуальное представление. В процессе воспроизведения света будет меняться его интенсивность и цветовое решение, создавая тем самым эффект самой настоящей дискотеки. Также в состав устройства ЦМУ входит панель со встроенными диодами.

В основе данных приспособлений может находиться спектральное разложение по частотам, где каждой из них будет соответствовать определенное цветовое решение или предварительно заданные регулировки с самыми разными эффектами и их чередованием. Осуществлять их настройку можно посредством входящего в комплект пульта дистанционного управления.

Важно! Современные ЦМУ очень просты в процессе инсталляции и настройки. Это идеальное решение для организации домашней вечеринки или дискотеки.

Вывод

Цветомузыка не является предметом первой необходимости, но зато делает нашу жизнь гораздо интереснее, и не только из-за того, что мы теперь можем смотреть на мигающие разноцветные огоньки, загорающимися и тухнущими в такт любимой мелодии. Нет, мы о другом. Сделав нечто подобное своими руками, а не купив в магазине, каждый почувствует прилив сил от удовлетворения, присущего каждому мастеру и творцу, и осознания, что он тоже чего-то стоит. А по сути вопроса – цветомузыка установлена, мигает и радует глаз с минимальными расходами и максимальным удовольствием – чего еще надо.

Как собрать цветомузыку?

Цветомузыка своими руками – что может быть приятней и интересней для радиолюбителя, ведь собрать ее несложно, имея хорошую схему.

В современной радиотехнике существует огромное разнообразие радиоэлементов и светодиодов, преимущество которых трудно подвергнуть сомнению. Большой диапазон цветов, яркий и насыщенный свет, высокая скорость срабатывания различных элементов, низкое потребление энергии. Этот список достоинств можно продолжать бесконечно.

Принцип работы цветомузыки: светодиоды, собранные по схеме, моргают от имеющегося источника звука (это может быть плеер или магнитола и колонки) с определенной частотой.

Преимущества использования светодиодов перед используемыми ранее в ЦМУ:

  • световая насыщенность света и обширный цветовой диапазон;
  • хорошая скорость;
  • малая энергоемкость.
  1. Простейшие схемы
  2. Этапы изготовления
  3. Краткое описание радиоэлементов
  4. Возможность сборки цветомузыкальной приставки для автомобиля
  5. Вывод

Простейшие схемы

Простая цветомузыка, которую можно собрать, имеет один светодиод, питается от источника постоянного тока напряжением 6–12 В.

Простейшая схема на один светодиод

Можно собрать вышеприведенную схему, используя светодиодную ленту и подобрав необходимый транзистор. Недостатком является то, что существует зависимость частоты мигания светодиодов от уровня звука. Другими словами, полноценный эффект можно наблюдать только при одном уровне звучания. Если снизить громкость, то будет редкое мигание, а при повышении громкости останется постоянное свечение.

Читайте также:
Трансформер, ортопедический или компьютерный — выбираем подходящий письменный стол для школьника

Убрать этот недостаток можно при помощи трехканального преобразователя звука. Ниже приведена простейшая схема, собрать ее своими руками на транзисторах несложно.

Схема цветомузыки с трехканальным преобразователем звука

Для данной схемы необходим источник питания на 9 вольт, который позволит светиться светодиодам в каналах. Чтобы собрать три усилительных каскада, понадобятся транзисторы КТ315 (аналог КТ3102). В качестве нагрузки используются разноцветные светодиоды. Для усиления использован понижающий трансформатор. Резисторы выполняют функцию регулировки вспышек светодиодов. В схеме стоят фильтры для пропускания частот.

Можно улучшить схему. Для этого надо добавить яркость лампочками накаливания на 12 В. Понадобятся тиристоры управления. Все устройство необходимо запитать от трансформатора. По такой наипростейшей схеме можно уже работать. Цветомузыка на тиристорах может быть собрана даже начинающим радиотехником.

Схема цветомузыки с тиристорным управлением

Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками? Первое, что необходимо сделать – это подобрать электрическую схему.

Ниже приведена схема светомузыки с RGB-лентой. Для подобной установки необходим источник питания на 12 вольт. Она может работать в двух режимах: как светильник и как цветомузыка. Режим выбирается переключателем, установленным на плате.

Электрическая схема со светодиодной лентой для ЦМУ

Этапы изготовления

Необходимо сделать печатную плату. Для этого нужно взять фольгированный стеклотекстолит размерами 50 х 90 мм и толщиной 0,5 мм. Процесс изготовления платы состоит из нескольких этапов:

  • подготовка фольгированного текстолита;
  • сверление отверстий под детали;
  • нанесение дорожек;
  • травление.

Пример макетного образца печатной платы

Плата готова, комплектующие закуплены. Теперь начинается самый ответственный момент – распайка радиоэлементов. От того, как аккуратно они будут установлены и запаяны, будет зависеть окончательный результат.

Перечень необходимых радиоэлементов

Собираем нашу печатную плату с напаянными на ней компонентами вот в такой доступный плафон.

Цветомузыкальная приставка, собранная своими руками

Краткое описание радиоэлементов

Радиоэлементы для электрической схемы вполне доступны, приобрести их в ближайшем магазине электротоваров не составит труда.

Для цветомузыкального сопровождения подойдут проволочные резисторы мощностью 0,25–0,125 Вт. Величину сопротивления всегда можно определить по цветным полоскам на корпусе, зная порядок их нанесения. Подстроечные резисторы бывают как отечественные, так и импортные.

Конденсаторы, выпускаемые промышленностью, делятся на оксидные и электролитические. Подобрать нужные не составит труда, проделав элементарные расчеты. Некоторые оксидные конденсаторы могут иметь полярность, которую необходимо соблюдать при монтаже.

Диодный мост можно взять уже готовый, но если его нет, то выпрямительный мост несложно собрать, используя диоды серии КД или 1N4007. Светодиоды берутся обычные, с разноцветным свечением. Использование cветодиодных RGB-лент – перспективное направление в радиоэлектронике.

Светодиодная RGB-лента

Возможность сборки цветомузыкальной приставки для автомобиля

Если получилось порадовать цветомузыкой из светодиодной ленты, сделанной своими руками, то подобную установку со встроенной магнитолой можно изготовить для автомобиля. Ее легко собрать и быстро настроить. Предлагается разместить приставку в пластиковом корпусе, который можно купить в отделе электрорадиотехники. Установка надежно защищена от влаги и пыли. Ее несложно установить за приборной панелью автомобиля.

Также подобный корпус можно изготовить самостоятельно, используя оргстекло.

Подбираются пластины нужных габаритов, в первой из деталей делаются два отверстия (для питания), зашкуриваются все детали. Собираем все с помощью термопистолета.

Отличный световой эффект достигается, если использовать разноцветную (RGB) ленту.

Вывод

Известная поговорка «не боги горшки обжигают» остается актуальной и в наши дни. Разнообразный ассортимент электронных компонентов дает народным умельцам широкий простор для фантазии. Цветомузыка на светодиодах, сделанная своими руками, – это одно из проявлений безграничного творчества.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: