Como usar um LED RGB: mistura de cores com Arduino, ânodo comum vs cátodo comum

Um LED RGB são três LEDs separados em um único encapsulamento: vermelho, verde e azul. Ajustando o brilho de cada um de forma independente, você consegue fazer quase qualquer cor, do amarelo ao ciano e do roxo ao laranja. Cada pixel da tela de um computador funciona com o mesmo princípio. É uma das peças mais divertidas do Arduino para luzes de status, luminárias de ambiente e indicadores de notificação coloridos.

Como funciona um LED RGB?

As cores da luz se misturam de forma aditiva: vermelho e verde juntos parecem amarelo, verde e azul dão ciano, vermelho e azul dão roxo (magenta), e os três juntos formam o branco. O Arduino define o brilho de cada canal de 0 a 255 usando PWM. Isso dá, em teoria, 256 × 256 × 256 ≈ 16,7 milhões de combinações. O PWM liga e desliga o LED centenas de vezes por segundo; seu olho não vê a piscada e só percebe o brilho médio.

Cátodo comum ou ânodo comum?

A mais longa das quatro pernas do LED RGB é o terminal comum, compartilhado pelos três LEDs. Se ele une os cátodos dos LEDs, o LED é de cátodo comum; se une os ânodos, é de ânodo comum. Por fora eles parecem idênticos, mas a ligação e o código são opostos:

Ordem dos terminais e ligação no Arduino

Nos LEDs RGB comuns de 5 mm, a ordem dos terminais é vermelho, comum (o mais longo), verde, azul, mas como ela pode variar entre fabricantes, testar cada perna é o mais seguro. Cada cor é ligada a um pino PWM através do seu próprio resistor. No Arduino Uno, os pinos PWM são os marcados com ~: 3, 5, 6, 9, 10 e 11.

Valores de resistor: um resistor separado para cada cor

Cada cor precisa de uma tensão diferente para acender (a tensão direta): cerca de 2,0 V para o vermelho e 3,0–3,2 V para o verde e o azul. Mirando em 20 mA com 5 V, o vermelho precisa de (5 − 2,0) / 0,020 = 150 Ω, e o verde e o azul de (5 − 3,2) / 0,020 ≈ 100 Ω. Na prática, colocar 220 Ω nos três é seguro e ainda dá brilho suficiente; você pode equilibrar as cores no código. Para calcular seus próprios valores, use a calculadora de resistor para LED, e para a tensão direta de cada cor, a tabela de tensões de LED.

Misturando cores com o Arduino

O código abaixo reúne os três canais em uma única função setColor() e mostra sete cores em sequência. Se o seu LED for de ânodo comum, basta definir COMMON_ANODE como true; a função inverte os valores para você.

1const int R_PIN = 9;
2const int G_PIN = 10;
3const int B_PIN = 11;
4const bool COMMON_ANODE = false;   // ortak anotsa true yap / set true for common anode
5
6void setColor(int r, int g, int b) {
7  if (COMMON_ANODE) { r = 255 - r; g = 255 - g; b = 255 - b; }
8  analogWrite(R_PIN, r);
9  analogWrite(G_PIN, g);
10  analogWrite(B_PIN, b);
11}
12
13void setup() {
14  pinMode(R_PIN, OUTPUT);
15  pinMode(G_PIN, OUTPUT);
16  pinMode(B_PIN, OUTPUT);
17}
18
19void loop() {
20  setColor(255, 0, 0);     delay(1000);  // kırmızı / red
21  setColor(0, 255, 0);     delay(1000);  // yeşil / green
22  setColor(0, 0, 255);     delay(1000);  // mavi / blue
23  setColor(255, 255, 0);   delay(1000);  // sarı / yellow
24  setColor(0, 255, 255);   delay(1000);  // turkuaz / cyan
25  setColor(255, 0, 255);   delay(1000);  // mor / magenta
26  setColor(255, 255, 255); delay(1000);  // beyaz / white
27}

Transições suaves de cor: efeito arco-íris

Em vez de pular de uma cor para outra, se você diminuir um canal enquanto aumenta outro, a luz flui suavemente do vermelho para o verde, do verde para o azul e de volta para o vermelho. O loop abaixo usa a mesma função setColor(); mude o valor do delay para ajustar a velocidade.

1// setColor() ve pin tanımları yukarıdaki gibi / setColor() and pins as above
2void loop() {
3  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(255 - i, i, 0); delay(8); }  // kırmızı → yeşil / red → green
4  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(0, 255 - i, i); delay(8); }  // yeşil → mavi / green → blue
5  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(i, 0, 255 - i); delay(8); }  // mavi → kırmızı / blue → red
6}

Escolhendo a cor com potenciômetros

Se você ligar três potenciômetros no A0, A1 e A2, pode usar cada um como o botão de um canal de cor. analogRead() devolve um valor de 0 a 1023; dividir por 4 dá a faixa de 0–255 que o PWM espera. A ligação de um potenciômetro é explicada em O que é potenciômetro?

1// A0, A1, A2'de üç potansiyometre; setColor() yukarıdaki gibi
2// three pots on A0, A1, A2; setColor() as above
3void loop() {
4  int r = analogRead(A0) / 4;   // 0–1023 → 0–255
5  int g = analogRead(A1) / 4;
6  int b = analogRead(A2) / 4;
7  setColor(r, g, b);
8}

LEDs RGB com o ESP32 e o Raspberry Pi Pico

No ESP32 com o core Arduino atual (3.x), analogWrite() funciona em qualquer pino de saída, então o código acima roda do jeito que está depois que você muda os números dos pinos. O único cuidado é a tensão: os pinos têm saída de 3,3 V, então os canais verde e azul, cuja tensão direta fica perto de 3 V, ficam mais fracos. Com 3,3 V, use resistores pequenos, como 47–100 Ω, ou acione o LED com 5 V através de um transistor se quiser um brilho forte de verdade. No Pico, a classe PWM do MicroPython recebe valores de 0 a 65535:

1from machine import Pin, PWM
2import time
3
4pins = [PWM(Pin(n)) for n in (11, 12, 13)]   # GP11 R, GP12 G, GP13 B
5for p in pins:
6    p.freq(1000)
7
8def set_color(r, g, b):                       # 0–255
9    for p, v in zip(pins, (r, g, b)):
10        p.duty_u16(v * 257)                   # 0–65535 (ortak anotta 65535 - v * 257)
11
12while True:
13    set_color(255, 0, 0); time.sleep(1)       # kırmızı / red
14    set_color(0, 255, 0); time.sleep(1)       # yeşil / green
15    set_color(0, 0, 255); time.sleep(1)       # mavi / blue

LED RGB comum ou LED endereçável (WS2812B)?

Para uma ou duas luzes coloridas, o LED RGB comum é a solução mais simples e barata. Se você quer colorir dezenas de LEDs individualmente, os 6 pinos PWM do Uno não bastam; é aí que você passa para as fitas WS2812B, que controlam centenas de LEDs por um único fio.

Ideias de projetos com LED RGB

• Luminária de ambiente: coloque o efeito arco-íris dentro de um pote fosco para ter uma luz noturna suave.
• Indicador de temperatura: combine com um DHT11 para ter uma luminária que fica azul no frio, verde quando está ameno e vermelha no calor.
• Misturador de cores: crie qualquer cor à mão com três potenciômetros.
• Escolha a cor pelo celular: mude a cor da luminária com um seletor de cores em uma página web servida por um ESP32.
• Luz de notificação: pisque o LED em uma cor específica quando chegar um novo e-mail ou mensagem.
• Cores no teclado: mostre uma cor diferente conforme o número digitado em um teclado matricial.

Erros comuns e como resolvê-los

• As cores funcionam ao contrário: você está acionando um LED de ânodo comum como se fosse de cátodo comum; defina COMMON_ANODE como true.
• Uma cor nunca acende: a ordem dos terminais pode ser diferente do esperado; teste cada perna, uma por uma, com um resistor.
• As transições saem em degraus, sem tons intermediários: o LED está em um pino sem PWM; no Uno, esses pinos só ficam totalmente ligados ou desligados.
• As cores falham enquanto um buzzer toca: no Uno, tone() usa o Timer2 e atrapalha o PWM nos pinos 3 e 11; passe o LED RGB para pinos como 5, 6, 9 e 10.
• Deixar de fora os resistores: corrente demais acaba danificando tanto o LED quanto o pino do Arduino.
• Muito fraco no ESP32: com 3,3 V, o verde e o azul estão no limite; use resistores menores ou um transistor.

Se você quer entender o básico dos LEDs e por que eles precisam de resistor, dê uma olhada em O que é LED? e O que é resistor? No app BlueGrays você encontra projetos de transição de cores com LED RGB, luminária controlada por teclado e misturador de cores, com esquemas do circuito e código.