Obří panely s LED diodami

 

    Před časem mě napadla myšlenka vyrobit obří LED panely pro dekoraci diskotéky. Původně jsem zamýšlel sestavit panely z RGB LED a řídit barvu celého panelu jako celku, další nápad také byl uspořádat RGB LED do matice a řídit každou zvlášť – potom by panel mohl posloužit k zobrazování textu nebo jednoduchých animací. Jak jsem později zjistil, realizace této myšlenky by byla složitá a hlavně by neměla z ekonomického hlediska smysl (za podobnou cenu se dá pořídit LCD TV s úhlopříčkou kolem 1m)

    Nejsnazší a nejpoužitelnější variantou jsem shledal použití běžných jednobarevných LED 5mm, zapojených v kombinacích tak, aby panel zobrazoval nezávisle červenou, zelenou a modrou barvu. Samozřejmostí je kombinace těchto barev a jejich jasu – např. rozsvícením červené a zelené barvy svítí panel žlutě. Barva panelu a jas jednotlivých barev se řídí přes DMX sběrnici z PC (DMX je standardně používaná sběrnice pro řízení diskotékových světel, mlhátorů atd). Panel se potom v ovládacím SW zobrazuje jako samostatný prvek a je možné vytvářet různé programy a sekvence rozsvěcení. Příkladem takového sofwaru je DMX Creator (viz obr. 1)

 

Obr. 1 - DMX Creator - nejrozšířenější program pro ovládání světelné techniky

 

Zapojení LED panelu

    Každý panel je složen celkem ze 650ti LED, z toho je 208 červených (16x 13 LED v řadě), 221 zelených (17x 13 LED v řadě) a 221 modrých LED (17x 13 LED v řadě). 13 Rozměry jednoho panelu jsou více než 1x1m, příkon je asi 35W. V panelu jsou použity LED o průměru 5mm s vyzařovacím úhlem 30°, který rovněž určuje nejlepší osvětlovací úhel. Svítivost jediné LED je 3Cd. Zapojení 1 řady LED viz následující obrázek (obr. 2). Další řady jsou k této zapojeny paralelně.

Obr. 2 - Schéma zapojení jedné řady LED panelu

 

    Společným pólem všech LED je +U, záporné póly jednotlivých barev jsou spínané. LED diody červené barvy jsou zapojeny po 13ti kusech v sérii, v 16ti paralelních řadách. Protože červené LED mají nejmenší úbytek napětí (1.97 V) zvolil jsem je jako referenční napětí celého panelu (25.6V). Zelené LED s úbytkem 3.2 V jsou rozděleny na 2 poloviny – označené jako Zm a Z (větev Zm = 6 LED v sérii, Z = 7 LED v sérii). Stejně tak jsou zapojeny modré LED (větve Mm a M), úbytek napětí na modré LED je 3.07V. Důvodem, proč nejsou všechny LED zapojeny do série je nutnost příliš vysokého napájecího napětí a problém se stabilizací napájecího zdroje. Rozdělením na poloviny se požadované napětí sníží a proud se nastaví pro každou polovinu zvlášť.

 

Napájecí jednotka

    Panely se propojují přes konektory CANON 9p s napájecí jednotkou (ta je uzpůsobena pro napájení a řízení 3 panelů). Kromě napájecího zdroje 25.6V zahrnuje DMX moduly pro ovládání LED a desku rezistorů, kde se nastavuje proud pro jednotlivé okruhy LED. Napájecí jednotka je napájena síťovým napětím 230V a k počítači PC je připojena DMX sběrnicí s konektorem JACK XLR. Schéma napájecí jednotky viz obr. 3.

 

Obr. 3 - Blokové schéma napájecí jednotky

 

   Samotný napájecí zdroj je spínaný a poskytuje napětí 25.6V – toto napětí je připojeno na společný pól všech LED (+U). Záporné póly jednotlivých barev jsou spínané z DMX modulů a proud každé poloviny dané barvy je nastaven rezistory. Proud jsem stanovil podle požadovaných parametrů LED, tedy nesmí překročit 20mA/LED. Rezistory Rz, Rc, Rm nastavují proud řadami LED, kde jsou zapojeny po 7ks v sérii. Proud řadami s 6ti LED nastavují další rezistory s indexem m. Výstupy jsou vyvedeny na konektory CANNON 9p, ke kterým se připojují LED panely. Výstup pro každý panel je jednotlivě jištěn pojistkou F2A.

   DMX moduly zajišťují příjem dat z PC a na jejich základě řízení jasu jednotlivých barev LED. Nejjednodušší a nejefektivnější možností jak získat tyto moduly bylo zakoupit LED PAR 36, což jsou reflektory s 81ks LED, řízené z DMX. Po vymontování modulů jsem reflektory poupravil tak, aby bylo možné ho nadále používat s manuálním nastavením barvy (jumperem). Samotný DMX modul je překvapivě řízen naprogramovaným procesorem 2051, adresa a manuální efekty se nastavují DIP spínači. Pro převod vnitřní 5V logiky na DMX (symetricky 10V) jsou použity běžné převodníky SN75176. Výkonové stupně jsou osazeny tranzistory TIP122, které jsou naddimenzovány tak, že s rezervou vystačí na řízení LED panelu.

 

 

Výroba LED panelu:

   Nejdůležitější před stavbou a realizací takovéhoto je panelu vybrat správné LED, a to zejména s ohledem na vlnovou délku, svítivost a úhel. Proto jsem si objednal několik ks různých mnou vybraných LED a vyzkoušel jejich parametry. Zde musím pochválit jednání firmy Hadex (www.hadex.cz), kde mi na požádání poslali několik vzorků LED, které jsem si vybral z jejich katalogu. Z nich jsem potom vytřídil tyto: červené K111 (čiré 5mm, 3Cd/30°), zelené K110 (čiré 5mm, 3Cd/30°), modré K224 (čiré 5mm, 3Cd/30°). Cena LED je u této firmy bezkonkurenční a navíc při odběru nad 500ks je výrazná množstevní sleva. Náklady na LED na jeden panel vychází do 2500 Kč (říjen 2008).

 

   Základem je vrtaná dřevotřísková deska (tzv. akulit), která se používá v truhlářství pro zadní stěny skříní z důvodu větrání. Výhodou je velikost děr přesně 5mm, vzdálenost otvorů od sebe je asi 5cm. LED jsem do této desky osadil po 15cm, důležité je dodržovat správnou polaritu LED (dávat je stejným směrem). Po osazení všech LED jedné barvy a zahnutí vývodů přichází na řadu práce s pájkou a cínem. Bohužel vývody LED nejsou tak dlouhé, aby se daly pospojovat přímo, proto jsem si z drátu vyrobil drátky s očky, které se navléknou na vývody. Potom se všechny pájené body propájí a LED zapojí podle schématu. Když je vše po pár hodinách hotové, můžeme se pustit do dalších 2 barev :)

   Rám panelu jsem vyrobil z nařezané laťky s ofrézovaným odsazením 5mm, aby dřevotřísková deska do rámu zapadla (viz obrázky) Na libovolné ze stěn rámu je připevněn konektor CANON 9p (samec). Ve všech rozích rámu jsou držáky (vyrobené z duralového pásku) pro připevnění panelu na stěnu.

 

   V 1 samotném panelu jsou tedy pouze pospojované LED - tedy žádné součástky, které by produkovaly teplo. Výkonové rezistory jsou umístěny v napájecí jednotce na desce rezistorů.

 

Fotky

   Následující obrázky zachycují "panely v akci" - bez ohledu na ostatní aktéry fotek :)

 

== tato stránka se nachází na adrese www.djpeak.cz ==