[Kral_Aslan]

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.

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.

1.jpg

Şekil 1: 5mm çaplı LED

2.jpg

Şekil 2: Flux LED

3.jpg

Şekil 3: Power LED

4.jpg

Şekil 4

5.jpg

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.

6.jpg

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.

7.jpg

Şekil 7: Renkler

8.jpg

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.

9.jpg

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.

10.jpg

Şekil 10: PNP transistörlü LED sürücü


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

11.png

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.

12.jpg

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.

13.jpg

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.

14.jpg

Şekil 14: Regülatör devresi


Projeye ait malzeme listesi şekil 15'de görülüyor.

15.JPG
16.JPG

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.

17.jpg

Şekil 12: Devre şeması

Hazırlayan : Yavuz Erol

Kaynak