Адресные ленты 2811, 2812, 2813. Описание, подключение, отличия

В отличие от обычной светодиодной RGB-ленты, в которой все светодиоды одинаково реагируют на сигнал с RGB-контроллера, в адресной LED-ленте каждый светодиод получает индивидуальную команду управления. В результате пользователь может максимально точно подбирать оттенок для каждого светодиода, создавать световые эффекты и собирать матрицы с 16 млн цветов. В чём уникальность адресной светодиодной ленты и как научиться ею управлять? Об этом и пойдет речь в данной статье.

Подключение обычной светодиодной ленты у большинства
пользователей не вызывает особых вопросов.

А что делать, если лента у вас не простая, а адресная или
цифровая? Какие особенности и отличия есть у данной ленты?

Большинство видеороликов, которыми переполнен ютуб,
подробно объясняют, как ее подключить с помощью Arduino — “припаяйте
провода вот к этим контактам на ардуинке, залейте мой скетч и т.д.”

А если у вас нет желания разбираться в этом вопросе и лезть в дебри программирования? 99% пользователей хотят купить готовый продукт, нажать на кнопочку и наслаждаться подсветкой.

В этом случае к своей умной ленте вам придется докупить
специальный SPI контроллер.

При этом самостоятельно настроить цвета, скорость и динамические
режимы можно на обычном смартфоне.

Что такое адресная светодиодная лента?

В первую очередь давайте рассмотрим, что вообще такое
цифровая Led лента, как она устроена и как работает?
По-другому ее еще называют адресной, умной или лентой “бегущий огонь”.

Главное отличие от обычных изделий заключается в присутствии на плате микросхем. Причем они могут быть как встроенными в сам светодиод.

Так и внешними.

Они позволяют управлять режимами работы каждого сегмента
по отдельности. Таким образом можно напрямую запускать и отключать свечение
любого светодиода или пикселя.

В данном случае пикселем называют ячейку из одного или
нескольких светодиодов сразу (обычно по 3 штуки).

Вы сможете управлять как яркостью, так и цветом любого
диода в ленте и при этом создавать совершенно потрясающие световые эффекты:

Многообразие вариантов будет зависеть только от вашей фантазии.

Цифровая лента на конце имеет минимум не два, а три
провода.

Два из них — это обычное питание, а третий отвечает за
направление сигнала. К проводам на концах уже готового к использованию изделия
припаяны специальные разъемы:

При наличии таких разъемов подключить ленту неправильной
стороной у вас не получится. Второй конец DO
требуется при наращивании длины световой конструкции.

А вот без таких разъемов начало и конец ленты можно и перепутать.

В этом случае ничего гореть и светиться у вас не будет.

Слишком длинные провода питания от контроллера.

Если у вас наблюдается ситуация, при которой лента не
загорается, пока вы не коснетесь и не проведете рукой по питающим проводам, то
скорее всего они слишком длинные и управляющий провод подвержен помехам.

В этом случае попробуйте их скрутить косичкой. В
некоторых ситуациях помогает.

Поэтому прогресс не стоял на месте и позже были разработаны более совершенные ленты – ws2813 (5V), ws2815 (12V).

У таких лент добавлена четвертая дублирующая дорожка. По ней передаются данные, если какой-то из диодов сгорел и вышел из строя.

Как это работает? Сигнал в нормальном состоянии поступает на Data Input (DIN) и выходит с чипа на Data Out (DO). По такой цепочке данные проходят по всей ленте.

Когда первый чип выходит из строя и данные перестают выходить с DO, благодаря дублирующей дорожке сигнал продолжает поступать на разъем BIN.

Второй чип анализирует пропажу сигнала на DIN, но
видит его наличие на BIN и продолжает
работать как ни в чем не бывало.

Самое главное, чтобы при выходе из строя первого диода не
произошло замыкания между VDD и GND.

Никогда не используйте подсветку на чипах типа WS2812b при съемке видео.

Если захотите снимать кино или видеоклип с такой
подсветкой, то применяйте только ленту WS2813, не
меньше.

Дело здесь в частоте регенерации. У старых моделей она
всего 400Гц.

Для человеческого глаза это может быть и незаметно, а вот камера вам такой ошибки не простит.

Вот очень наглядный эксперимент с такими светодиодами в динамике. Подключите отрезок ленты с двумя разными чипами и попробуйте помахать ими из стороны в сторону.

Результат на пойманом стопкадре.

Надо заметить, что это всего лишь один подключенный светодиод 2812b и 2813, а не несколько их штук в одном ряду.

В этой статье я собираюсь провести тесты всех самых популярных типов светодиодных лент RGBIC Dream Color с индивидуальной адресацией.

Мы поговорим об их технических характеристиках, а затем я помогу вам выяснить, какая из них лучше всего подходит для вашего проекта.

Прежде всего, если вы ищете лучшую адресную светодиодную ленту. К сожалению, я не могу дать вам один ответ, фактический ответ заключается в том, что необходимо учитывать множество факторов, и каждое приложение, вероятно, будет иметь один тип полосы. Это лучше всего подходит для этого.

Цель этого руководства — помочь вам определить, какое разнообразие цифровых светодиодных лент с индивидуальной адресацией лучше всего подходит для параметров вашего проекта. Конечно, вы должны знать, что все модели, упомянутые ниже, подходят для вашего проекта, если вы ищете светодиодную ленту Arduino, светодиодную ленту Adafruit или светодиодную ленту Govee rgbic и т. д.

Давайте начнем с физического рассмотрения каждого типа адресных светодиодных лент.

Чтобы сделать мой тест как можно более стандартизированным, каждая программируемая светодиодная лента имеет одинаковую плотность светодиодов и тип гидроизоляции, в частности, это все 150 светодиодов на 5 метров и разновидность с кремниевой кодировкой ip65, но есть значительно больше вариантов на выбор. от.

RGB светодиодная лента.

На этой ленте стоят RGB светодиоды. Такой светодиод имеет уже 4 выхода, один общий +12 (анод), и три минуса (катода) на каждый цвет, т.е. внутри одного светодиода находится три светодиода разных цветов. Соответственно такие же выходы имеет и лента: 12, G, R, B. Подавая питание на общий 12 и любой из цветов, мы включаем этот цвет. Подадим на все три – получим белый, зелёный и красный, они же в свою очередь дадут много различных цветов и оттенков: жёлтый, розовый, фиолетовый, голубой и так далее. Для таких лент существуют контроллеры с пультами, типичный контроллер представляет собой три полевых транзистора на каждый цвет и микроконтроллер, который управляет транзисторами, таким образом давая возможность включить любой цвет.

Адресная светодиодная лента WS2811, WS2812b

Это вершина эволюции лент. Представляет собой ленту из адресных диодов, один такой светодиод состоит из RGB светодиода и контроллера. Внутри светодиода уже находится контроллер с тремя транзисторными выходами. Благодаря такой начинке у нас есть возможность управлять цветом (т.е. яркостью r g b) любого светодиода в ленте и создавать потрясающие эффекты. Адресная лента может иметь 3-4 контакта для подключения, два из них всегда питание (5V и GND например), и остальные (один или два) – логические, для управления.

Адресная лента управляется по специальному цифровому протоколу. Это означает, что если просто воткнуть в ленту питание не произойдет ровным счётом ничего, то есть проверить ленту без управляющего контроллера нельзя. Если вы потрогаете цифровой вход ленты, то скорее всего несколько светодиодов загорятся случайными цветами, потому что вы вносите случайные помехи, которые воспринимаются контроллерами диодов как команды.

Сейчас популярны два вида ленты: на чипах WS2812b и WS2811. Чип WS2812 размещён внутри светодиода, таким образом один чип управляет цветом одного диода, а питание ленты – 5 Вольт. Чип WS2811 размещён отдельно, и от него питаются сразу 3 светодиода, таком образом можно управлять цветом сегментов по 3 диода в каждом. А вот питание у ленты на WS2811 составляет 12 вольт.

Адресная светодиодная лента WS2813

Адресная лента WS2812B поделена на сегменты, в каждом из которых расположен светодиод и конденсатор (для повышения помехоустойчивости). Относительно напряжения питания все они между собой подключены параллельно, т.е. +5V будет присутствовать на каждом сегменте. А вот передача данных осуществляется последовательно: от предыдущего сегмента к последующему. Поэтому при выходе из строя одного из светодиодов цепи – все последующие сегменты перестанут работать.

Сфера применения адресной ленты

Относительно высокая стоимость светодиодов и лент, собранных на чипах WS2811 и WS2812B, ограничивает их область применения в сравнении с обычными LED-лентами. Главным образом их используют для решения таких задач, с которыми обычной светодиодной ленте не справиться:

• для сборки полноцветных модулей;
• в конструировании светильников, управляемых по принципу «soft lights»;
• в качестве декоративной подсветки чего-либо;
• в построении LED-видео экранов, используемых в уличной рекламе и шоу-бизнесе.

Интерес к адресной светодиодной ленте среди радиолюбителей вызван тем, что на её основе можно собрать подсветку, которая будет изменять цвет и яркость по заданному алгоритму.

Управление адресной лентой

Управление адресными лентами и модулями производится с помощью специализированного контроллера, внутри которого записана программа. На радиолюбительском уровне управлять работой адресной светодиодной ленты удобней и интереснее через Arduino, используя для этого небольшую программу – скетч.

Схема подключения к Arduino на примере ленты WS2812b

У каждой адресной ленты есть начало и конец, которые нельзя менять местами во время сборки схемы. Чтобы не запутаться, производители используют условные обозначения, например, стрелки, указывающие направление сигнала. Подключение адресной светодиодной ленты WS2812B к Arduino производится по трём проводам, как показано на рисунках ниже.

Цифровой вход ленты идёт напрямую на «сырой» вход микроконтроллера внутри диода, поэтому между ним и управляющим пином ардуино нужен токоограничиваюший резистор с номиналом 100-500 ом, он ограничит ток, и управляющий пин ардуино не будет перегружаться.

Контакты питания +5V и GND соединяют с соответствующими выводами на плате Arduino. Если подсоединяемый отрезок насчитывает более 13-ти светодиодов, то необходимо использовать выносной блок питания. При этом общий провод (GND) Arduino и «минус» блока питания должны быть соединены между собой. Контакт DIN (digital input) предназначен для приёма данных от контроллера и электрически соединяется с любым из его цифровых портов. С другой стороны адресной ленты (и каждого сегмента тоже) размещено 3 контакта: +5V, DO (digital output) и GND, к которым можно подключить ещё несколько отрезков разной длины.

Так как каждый элемент WS2812B фактически состоит из 3 светодиодов (синего, красного, зелёного), то для управления его свечением потребуется 3 байта (по одному на каждый цвет). В свою очередь, каждый байт может принимать значение от 0 до 255, в результате чего можно задать более 16,5 млн оттенков. Размер скетча будет равен количеству светодиодных сегментов, умноженному на 3. Передача данных происходит следующим образом: ШИМ-драйвер WS2812B первого сегмента забирает из посылки первые 3 байта, пропуская остальные данные на выход DO. Далее следует пауза длиною до 50 мкс, означающая, что второй по счёту драйвер должен принять следующие 3 байта. И так далее. Длительность паузы больше 50 мкс означает конец передачи и повторение цикла.

Проще всего использовать библиотеки FastLED и Adafruit NeoPixel. Внутри каждой библиотеки есть готовые скетчи, на основе которых несложно научиться самостоятельно создавать новые световые эффекты. Чтобы скетч заработал с первого раза, необходимо в заголовке правильно указать количество светодиодов в ленте (NUM_LEDS) и номер порта для передачи данных (PIN).

Светодиодная лента WS2811 12 В против светодиодной ленты WS2812B 5 В

Этого не всегда достаточно для точного воспроизведения выбранных вами цветов.

Если вместо этого вы начнете с 12 вольт и получите такое же падение на 2,5 вольт, это будет представлять собой только изменение напряжения 21%, а оставшиеся 9,5 вольт будут давать значительно более точные цвета, чем 5-вольтовая светодиодная лента ws2812b.

Вы можете увидеть разницу в точности цветопередачи между 12-вольтовой WS2811 и 5-вольтовой адресной светодиодной лентой ws2812B здесь, когда они обе выдают яркость 100% для всей светодиодной ленты.

Решение этой проблемы заключается в подаче питания на оба конца цифровой светодиодной ленты методом, называемым инжекцией мощности.

Но в тех случаях, когда частая подача питания невозможна, обычно следует отдавать предпочтение адресным светодиодным лентам на 12 В, таким как WS2811.

В большинстве случаев адресные светодиодные ленты WS2811 являются наименее дорогими, но у них есть несколько недостатков.

Самое главное, что самые дешевые версии светодиодной ленты WS2811 не имеют индивидуальной адресации, обычно светодиодная лента WS2811 имеет один микроконтроллер, который фактически питает 3 светодиодных пикселя или в общей сложности 9 каналов.

Это означает, что на самом деле невозможно управлять каждым светодиодом, вместо этого каждый пиксель в вашем коде представляет собой группу из 3 светодиодных чипов.

В моих тестах адресная светодиодная лента WS2811 показала одно из самых высоких значений энергопотребления, когда светодиоды не горели.

Потребляя 1,27 Вт мощности для своих микроконтроллеров и освещая всю полосу чистым белым светом, мы получаем 1,64 ампера.

Что составляет около 19,68 Вт при полной яркости, вы также можете видеть, что точность цветопередачи действительно хороша на всей 5-метровой полосе, даже без какой-либо подпитки.

Что, как я упоминал ранее, является огромным преимуществом 12-вольтовой адресуемой светодиодной ленты ws2811 по сравнению с 5-вольтовой адресуемой светодиодной лентой ws2812b.

Что касается варианта использования, адресную светодиодную ленту WS2811 следует рассматривать, когда стоимость является важным фактором или когда подача питания не может быть легко осуществлена, но не обязательно, если вам нужно управлять каждым пикселем в отдельности.

Далее в списке идет наиболее распространенный тип адресной цифровой светодиодной ленты, светодиодные ленты ws2812B, в которых, в отличие от WS2811, микросхема контроллера правильно встроена в светодиодный корпус, светодиодная лента ws2812B выпускается только в 5-вольтовом исполнении. , поэтому ему потребуется больше энергии, чем 12-вольтовой пиксельной светодиодной ленте WS2811.

Но меньшие компоненты означают, что для производства этой пиксельной светодиодной ленты требуется меньше материала, и теоретически стоимость ленты должна быть ниже, поскольку каждый светодиод можно контролировать отдельно.

В моем тесте адресная светодиодная лента ws2812B потребляла вдвое меньше энергии, чем ws2811, когда светодиоды не горели.

Но, как и ожидалось, потребляемая мощность светодиодов была почти одинаковой — около 60 мВт на канал, а полная адресуемая светодиодная лента потребляла всего 13,6 Вт. что примерно на 6 Вт меньше, чем у ws2811.

У меня также есть еще одна новая разновидность ws2812B, называемая Eco, в моем тесте версия Eco имела самое низкое базовое энергопотребление, требующее всего 56 мВт при отсутствии горящих светодиодов.

5-вольтовые светодиодные ленты обоих типов действительно изо всех сил пытались воспроизвести точные цвета ближе к концу цифровой светодиодной ленты из-за падения напряжения.

Эко-версия в целом работает немного хуже, чем неэко-версия.

Я использую светодиодные ленты ws2812B RGBIC в качестве адресуемых светодиодных лент RGB общего назначения, они относительно дешевы, имеют огромное разнообразие типов гидроизоляции и цветов полос с различной плотностью пикселей, и они совместимы практически со всеми библиотеками, это означает для управления индивидуально адресуемыми светодиодами.

Управление через смартфон

Управление современными адресными лентами легко
осуществляется через смартфон и Wi-fi.
Последовательность здесь следующая.

Зачастую на корпусе контроллера указывают QR код,
отсканировав который, вы найдете нужную программу в интернете.

При первом подключении настраиваете девайс. Выбираете
последовательность свечения RGB (GBR, BRG), а
также тип ленты (ws2811, ws2812 и
т.п.)

Обязательно указываете количество пикселей. После этого
можно переходить к выбору эффектам свечения:

Таких прописанных по умолчанию режимов может быть
несколько сотен!

Не понравились заводские настройки? Можете создать свою
собственную программу расцветки через ручную настройку динамического режима.

Более подробно с пошаговой установкой и настройкой множества других режимов работы можете ознакомиться из ролика ниже.

Помимо прочего такие умные контроллеры могут иметь
музыкальный процессор.

Они визуализируют звуки через встроенный микрофон телефона. Получается очень неплохой аналог цветомузыки в домашних условиях.

Песню можно записать в память смартфона и при ее
проигрывании эффекты будут аналогичными.

При выборе такого контроллера обратите особое внимание, что есть дешевые модели, которые при работе через wi-fi могут блокировать вам интернет.

Поэтому заранее интересуйтесь у продавца о такой функции и покупайте только модели с одновременной работой интернета и управлением подсветкой.

Светодиодная лента 5V SK9822 VS Светодиодная лента 5V WS2812B

Так что же может привести к несовместимости адресной светодиодной строки с библиотекой? Эти библиотеки контролируют так называемую синхронизацию чипа, то есть скорость, с которой светодиоды ожидают новых данных.

В адресных светодиодных лентах, содержащих Чип SK9822 (Аналогично APA102), синхронизация обрабатывается немного по-другому, вместо того, чтобы иметь жестко запрограммированную синхронизацию, которой должен придерживаться ваш микроконтроллер.

Он включает в себя еще один провод, который называется булавка для часов, этот тактовый вывод определяет скорость передачи данных между микроконтроллером и микросхемой.

Это не только означает, что микроконтроллер может быть максимально раскрыт за счет увеличения скорости передачи данных больше, чем это позволяют WS2811 или 2812B, но также позволяет замедлить передачу данных, если количество кадров в секунду невелико. т это важно.

А микроконтроллер имеет значительную вторичную нагрузку. Микросхемы SK9822 имели самое высокое энергопотребление в режиме бездействия среди всех 5-вольтовых адресуемых светодиодных лент, но имели низкие значения энергопотребления для освещения всей светодиодной ленты полностью белым цветом.

Следует отметить одну важную вещь: точность цветопередачи значительно ухудшилась из-за падения напряжения в адресных светодиодных лентах.

Когда вы подаете питание на ws2812B, его обычно достаточно для питания каждого конца 5-метровой светодиодной пиксельной ленты.

Но в светодиодных лентах SK9822 я бы предложил подавать питание через каждые два с половиной метра, чтобы сохранить точность цветопередачи.

SK9822 также стоит немного дороже, чем WS2812B, и требует дополнительного проводника для тактового контакта.

Но в ситуациях, когда ошибки и анимация неприемлемы, а точность данных является наиболее важным соображением, адресные светодиодные ленты SK9822 оправдывают увеличение цены.

Подключение к блоку питания и контроллеру

Сигналы по программируемой ленте передаются от
контроллера с SPI микросхемами по цифровым протоколам
связи. После того, как на первый светодиод пришли 24 бита информации, данный
диод переходит в режим передачи.

Все данные, которые до него доходят, транслируются на
выход, то есть на следующий диод в последовательной цепочке.

Если к такой ленте напрямую подключить блок питания, работать она не будет.

В данном случае наличие контроллера обязательно.

В управляемые светодиоды нужно “загрузить” их цвета.

Кроме того, отличается и сам принцип передачи сигнала
между элементами. Если присмотреться, то можно увидеть на каждой умной ленте
стрелочки строго в одном направлении.

Они показывают, что управляющий сигнал будет передаваться
от одного элемента к другому именно в эту сторону, а не наоборот.

Встроенные микросхемы боятся переполюсовки!

Поэтому, если вы подключаетесь не через специальные коннекторы, а методом прямой пайки, всегда проверяйте “+” и “-” (GND).

Иначе адресная светодиодная лента у вас при первом же подключении сгорит.

Правильная покупка светодиодной ленты на AliExpress.

Что еще можно сказать по сечению проводов? Например,
лента 2812 на один диод потребляет порядка 60мА. При длине подсветки в 5 метров
ток составит 18 Ампер!

По всем расчетным таблицам для такого тока требуются
провода сечением 2,0-2,5мм2. Даже на самой ленте медные дорожки такого сечения
не обеспечивают.

Поэтому, если хотите нормального свечения и яркости, даже
на стандартные отрезки по 5 метров всегда подключайте питание с обоих концов.

Помимо сечения проводов важное значение играет и качество
самих дорожек. Конечно, китайцы вам будут говорить, что у них самая лучшая
продукция и никто не жаловался.

Но как это проверить, не покупая изделие? Элементарно –
запросите информацию по весу ленты. После этого сравните одинаковые модели от
разных производителей.

Так например, у ленты длиной 5м (60 светодиодов на метр)
при весе менее 100гр просадки напряжения начинаются уже через 1,5 метра!

Объясняется это очень тонкими медными дорожками или
некачественной медью в них.

Подключение более 5 метров.

Если вам нужно подключить более 5м умной ленты, то для ее
равномерного свечения нельзя просто наращивать подсвету последовательно. Речь
здесь идет в первую очередь про питание!

Когда количество пикселей на контроллере позволяет
подключить большую длину, вы без проблем стыкуете коннекторы DI и DO между
собой. Но вот питание (5В или 12В), все равно придется тянуть отдельно
(параллельно).

Есть контроллеры с дополнительными проводами под “лишнее”
питание на такой случай.

Нельзя подключать несколько кусков ленты последовательно и при этом подавать на них изначально большее напряжение.

Например, взять три куска ws2812b (5м+5м+5м)
и подать на них в самом начале ленты 15 вольт, рассчитывая при этом на
последовательное падение напряжения.

В этом случае придется ставить на каждый отрезок по
своему контроллеру, да еще каким-то образом гарантировать одинаковое
потребление отрезков.

Лента вместо белого светится с оттенком желтоватого или красного цвета.

Скорее всего дело здесь в неправильно подобранном сечение
проводов. Всегда берите минимум 1,5мм2.

Недостаток цвета – это первый признак просадки
напряжения. Уход в красноту объясняется тем, что для синего и зеленого цветов
на чипе 2812b требуется порядка 3,5В, а вот для
красного достаточно и 2В.

Поэтому, когда напряжение на светодиодах падает,
выключаются зеленые и синие кристаллы, а красный горит до последнего.

Преимущества адресной светодиодной ленты WS2815

Если вам нужен резервный канал данных без проблем с падением напряжения, то WS2815 может быть ответом.

WS2815 представляет собой 12-вольтовую цифровую светодиодную rgbic-ленту и, как видите, существенного ухудшения цветопередачи по всей полосе, даже на полной яркости, нет.

Компромисс заключается в цене и энергопотреблении, вы можете видеть, что WS2815 ведет себя странно, когда дело доходит до потребления тока, в основном, один пиксель потребляет точно такое же количество тока при 50% красный, как и при 50% белый , хотя белый состоит из красных, зеленых и синих пикселей.

Это потому, что каждый канал питается последовательно, а не параллельно, и если только один канал равен 1, а остальные 2 затем закорочены комбинацией транзисторов или резисторов, чтобы поддерживать постоянный ток.

Пиксельная светодиодная лента WS2815 имеет как самое высокое энергопотребление в режиме ожидания — от 3,5 до ватт, так и самое высокое энергопотребление при полном белом свете — 20,18 Вт на 150 светодиодов.

При этом они будут чрезвычайно надежными благодаря резервному каналу и отлично воспроизводят правильные цвета, несмотря на падение напряжения на полосе.

Светодиодная лента 5V SK6812 RGBW IC VS Светодиодная лента 5V WS2812B

WS2815 кажется довольно хорошим, но я оставил свою любимую разновидность светодиодов напоследок. SK6812 очень похож на ws2812B, и тогда ему требуется всего 5 вольт.

Он имеет встроенный микроконтроллер и не имеет резервного канала. Но SK6812 имеет возможность управлять дополнительным каналом светодиодов, которые используются для управления большим белым сегментом в корпусе 5050 LED.

Как обычно RGB-светодиодные ленты производят белый цвет, включив красный, зеленый и синий каналы на одинаковый процент, что дает слегка синий или фиолетовый свет.

Имея выделенный белый канал на светодиоде, вы можете получить знакомый истинно белый свет в тепло-белом, нейтрально-белом или холодно-белом вариантах.

Это правда, что это немного усложняет программирование, так как вы отправляете четыре канала вместо трех но результаты того стоят.

Каждый раз, когда я использую светодиодные ленты вместо обычных лампочек, я всегда выбираю вариант RGBW для таких приложений, как светодиоды для отдыха на открытом воздухе.

Это гораздо менее важно, так как я хочу, чтобы те, кто делает сумасшедшие узоры, предпочитали добавлять тонкую подсветку, но при этом иметь возможность время от времени придумывать, Адресные светодиодные ленты SK6812 RGBW абсолютно лучшие.

В моем тесте у 6812 было умеренно высокое энергопотребление в простое 0,83 Вт и 14,4 Вт при полном освещении.

Вы также можете видеть, что у них было значительное пожелтение вокруг светодиода 90, но это не совсем правильный тест, поскольку вы не получите белый свет, включив полоски RG и B.

На самом деле вы бы просто использовали белый канал, и хотя белый канал потребляет больше тока, чем любое другое одноканальное освещение.

Вся светодиодная лента rgbic с белым светом потребляет всего 10 Вт мощности, потребляет самое низкое энергопотребление белого из всех протестированных мною полос с дополнительным преимуществом почти идеальной точности цветопередачи по всей светодиодной ленте без подачи питания.

Итак, как вы можете видеть, на самом деле не существует универсальной адресуемой светодиодной ленты, но вместо этого все они имеют определенные сильные и слабые стороны.

Если бы мне пришлось выбирать одну светодиодную ленту для использования во всех моих проектах, я бы однозначно выбрал светодиодные ленты SK6812 RGBW теплого или холодного белого цвета.

Разнообразие в зависимости от моего варианта использования, возможно, в будущем появится 12-вольтовая RGBW SK6812, моя любимая светодиодная лента.

Где можно приобрести?

Адресную светодиодную лентe без труда можно найти в любом специализированном магазине. Из проверенного варианта, отличающегося не высокими ценниками и хорошим качеством продукта, можно посоветовать интернет-магазин www.giant4.ru. Также адресную LED-ленты можно приобрести и на всем известной площадки AliExpress.com.

Чтобы избежать проблем с некачественной продукцией, при покупке товара на AliExpress стоит внимательно изучать товар и отзывы покупателей.

Как это работает?

Адресная лента WS2812B поделена на сегменты, в каждом из которых расположен светодиод и конденсатор (для повышения помехоустойчивости). Относительно напряжения питания все они между собой подключены параллельно, то есть +5 В будет присутствовать на каждом сегменте. А вот передача данных осуществляется последовательно: от предыдущего сегмента к последующему. Поэтому при выходе из строя одного из светодиодов цепи все следующие сегменты перестанут светиться.

Управление готовыми устройствами и модулями на базе WS2812B производится с помощью специализированного контроллера, внутри которого записана программа. На радиолюбительском уровне управлять работой адресной светодиодной ленты удобней всего через Arduino, используя для этого небольшую программу – скетч.

Принцип работы светодиодных лент Pixel

Все эти светодиодные ленты Pixel работают по одному и тому же основному принципу: данные передаются по одному проводу, где затем считываются небольшим чипом микроконтроллера, который генерирует сигнал с широтно-импульсной модуляцией, который управляет яркостью каждого канала светодиодного чипа. который содержит красный сегмент, зеленый сегмент и синий сегмент.

Каждый сегмент может иметь 256 уровней яркости, что дает возможность воспроизвести 256 различных цветов в третьей степени.

Если вы видите термин 5050 Светодиод на страницах продукта, это просто относится к размеру светодиодного чипа, а не обязательно к типу светодиодной пиксельной ленты или любых других компонентов, которые могут быть интегрированы в него.

Что касается характеристик потребляемой мощности, в этом посте я протестировал каждую цифровую светодиодную ленту.

Сначала измеряется ток потребления светодиодной ленты neopixel со всеми выключенными светодиодами, затем ток потребления одного канала одного пикселя, затем всех каналов одного пикселя, одного канала всех пикселей, а затем общий ток рисовать всю полосу с каждым каналом на максимальной яркости.

Я также оценил потерю точности цветопередачи из-за падения напряжения на светодиодной ленте каждого пикселя.

Мы собираемся начать тестирование с самой старой модели адресуемой светодиодной пиксельной ленты, которую я тестировал.

Выбор контроллера для адресной ленты

При выборе SPI контроллера для
умных лент нужно рассчитывать не на мощность подсветки, как обычно это
делается, а на количество пикселей.

Данные параметр всегда указывается на корпусе изделия.

Что касается выбора мощности блока питания, то здесь
ориентируйтесь на следующий показатель. Один светодиод для моделей sw2812b – это
примерно 60мА при белом свете.

Считайте их общее количество в ленте, берите запас в 30% и подбирайте подходящий блок.

От блока питания провода подключаются на контроллер, а с
другой стороны контроллера запитывается сама лента.

Питание можно подать и напрямую, но наличие контроллера
обязательно.

Светодиодная лента 5В WS2813 против светодиодной ленты 5В WS2812B

Другим недостатком последовательной связи является то, что, поскольку все данные передаются по одному проводу, любой разрыв в цепочке приведет к выходу из строя всей полосы после этого.

Адресные светодиодные ленты ws2813 предназначены для решения этой проблемы. на ws2813 есть две разные линии данных, помеченные как di и bi, что означает ввод данных и резервное копирование.

Это позволяет адресной светодиодной ленте продолжать работать в случае битого пикселя. Поскольку двухканальный канал будет действовать как сквозной, до тех пор, пока два последовательных светодиода не перестанут работать, остальная часть цифровой светодиодной ленты должна продолжать функционировать.

Это делает адресные светодиодные ленты ws2813 идеальными для ситуаций, когда к полосам нельзя получить доступ для ремонта, например, если вы собираетесь залить их эпоксидной смолой.

К сожалению, как и SK9822, светодиодные ленты WS2813 RGBIC показали очень плохие результаты с точки зрения точности цветопередачи.

Они продемонстрировали заметное пожелтение примерно после 45 пикселей при полной яркости. Кроме того, энергопотребление было предсказуемо меньше, учитывая повышенное внутреннее сопротивление, и требовалось всего 12,15 Вт на всю светодиодную ленту при освещении на полной яркости. Я ожидаю, что это число значительно возрастет с увеличением количества точек подачи мощности.

Схема подключения к Arduino

У каждой адресной ленты есть начало и конец, которые нельзя менять местами во время сборки схемы. Чтобы не запутаться, производители используют условные обозначения, например, стрелки, указывающие направление сигнала. Подключение адресной светодиодной ленты WS2812B к Arduino производится по трём проводам, как показано на рисунке.

Так как каждый элемент WS2812B фактически состоит из 3 светодиодов (синего, красного, зелёного), то для управления его свечением потребуется 3 байта (по одному на каждый цвет). В свою очередь, каждый байт может принимать значение от 0 до 255, в результате чего можно задать более 16,5 млн оттенков. Размер скетча будет равен количеству светодиодных сегментов, умноженному на 3. Передача данных происходит следующим образом:

• ШИМ-драйвер WS2812B первого сегмента забирает из посылки первые 3 байта, пропуская остальные данные на выход DO.
• Далее следует пауза длиною до 50 мкс, означающая, что второй по счёту драйвер должен принять следующие 3 байта. И так далее. Длительность паузы больше 50 мкс означает конец передачи и повторение цикла.

Для работы с адресными лентами и модулями проще всего использовать библиотеки FastLED и Adafruit NeoPixel. Внутри каждой библиотеки есть готовые скетчи, на основе которых несложно научиться самостоятельно создавать новые световые эффекты. Чтобы скетч заработал с первого раза, необходимо в заголовке правильно указать количество светодиодов в ленте (NUM_LEDS) и номер порта для передачи данных (PIN).

Технические характеристики

Адресная светодиодная лента состоит из RGB-светодиодов в SMD корпусе 5050 и микрочипов ШИМ-драйверов. В настоящее время наиболее популярными являются адресные LED-ленты с использованием чипов WS2811 и WS2812B. Модификация WS2811 представляет собой интегральную микросхему (ИМС) в корпусе DIP-8 (9,2х6,4 мм) или SOP-8 (5,1х4,0 мм). Данный 3-канальный драйвер имеет следующую конфигурацию выводов:

• 1 – ШИМ-регулируемый выход (красный);
• 2 – ШИМ-регулируемый выход (зелёный);
• 3 – ШИМ-регулируемый выход (синий);
• 4 – общий;
• 5 – выход передачи данных;
• 6 – вход передачи данных;
• 7 – выбор режима работы;
• 8 – питание +5В.

В адресной ленте с использованием чипа WS2811 и питанием 5 вольт микросхема драйвера располагается в непосредственной близости перед каждым RGB-светодиодом SMD 5050, рядом с которым также установлены токоограничивающие резисторы и конденсатор, защищающий от помех. Но на сегодняшний момент такие модели устарели и встречаются крайне редко. Сегодня в продаже имеются адресные светодиодные ленты на чипах WS2811 только с питанием от +12 В. В этом случае чип WS2811 управляет не одним светодиодом, а группой из 3 штук.

Не успела ИМС WS2811 обрести популярность, как её место заняла более совершенная WS2812B. Данный тип ШИМ-драйвера намного компактнее и размещается непосредственно в корпусе светодиода SMD 5050. Если присмотреться, то под прозрачным люминофором можно увидеть миниатюрный чёрный прямоугольник с отходящими позолоченными проводниками.

Подобная унификация позволила значительно упростить сборку адресных светодиодных лент и модулей, а сам WS2812B имеет лишь 4 вывода:

• 2 – выход передачи данных;
• 3 – общий;
• 4 – вход передачи данных.

ИМС драйвера потребляет не более 1 мкА, а максимальный ток одного адресного светодиода составляет 60 мА. Диапазон рабочих температур: от -25 до +80°C.

При выборе адресной светодиодной ленты важным критерием является степень защиты от влаги и пыли. Для использования в уличных условиях подойдут только модели с IP65 и IP67.

Сфера применения

Наиболее распространенные модели со встроенными микросхемами имеют маркировку WS2812 или WS2812b. С внешними – WS2811.

Чем модель ws2812 отличается
от ws2812b? Первые имеют 6
контактов (PIN) для управления, а вторые, с буковкой “b” –
всего четыре.

На 2812 питание светодиода и чипа разнесены. У 2812b питание
интегрированного драйвера и светодиода вынесено на один PIN (VDD).

А в чем главные отличия между ws2812b и ws2811?

WS2812 управляет кластерами по одному
диоду, WS2811 управляет тремя светодиодами
одновременно.

Существенным недостатком диодов ws2812 является
то, что если в цепочке сгорит хотя бы один из них, то все дальнейшие
светодиоды, стоящие после него, тут же перестают работать.

4 варианта выбора программируемых светодиодных лент RGBIC

Когда вы выбираете свои интеллектуальные светодиодные ленты RGBIC, вам обычно нужно выбрать несколько вариантов.

Первое будет цветом гибкой печатной платы, на которой установлены микросхемы. Обычно вы можете выбирать между черным и белым, и это действительно не имеет значения.

Второй плотность пикселей или количество светодиодов в одном метре, я предпочитаю использовать 30 светодиодов на метр.

Потому что это делает требования к мощности немного более управляемыми. Но они бывают различной плотности вплоть до 144 светодиодов на метр.

В третьих, вам нужно будет выбрать, какой тип гидроизоляции вы хотите для своего проекта.

Как я уже говорил, те, которые я тестирую, имеют класс защиты ip65, что означает, что они покрыты гибким прозрачным силиконом для защиты от воды и пыли, но они не готовы к погружению в воду. По моему опыту, они защищены от брызг и дождя.

Если вам требуется более высокая гидроизоляция, вы можете выбрать версию IP67, которая поставляется в герметичных силиконовых чехлах.

Но имейте в виду, что они немного раздражают, если вам нужно обрезать адресные светодиодные ленты по длине.

Конечно, если ваш проект находится в помещении, вам не понадобится гидроизоляция, и этот вариант также доступен.

Последний выбор, который вам нужно сделать, — это конкретный чип, который будет управлять вашими индивидуально адресуемыми светодиодами.

В этом чипе каждая адресная светодиодная лента получает свое имя, и в этой статье я буду работать именно с этими семью типами чипов.

Падение напряжения адресуемой светодиодной ленты

ws2811 как 12-вольтовая адресуемая светодиодная лента сияет, когда вы хотите питать эти ленты на больших расстояниях, падение напряжения это термин, используемый для описания разницы в напряжении в начале и в конце участка провода.

Падение напряжения является результатом фактического провода или, в данном случае, медных дорожек на адресной светодиодной цепочке, которые вносят значительный вклад в электрическое сопротивление.

Если ваш выход составляет 5 вольт, а у вас есть 2,5 вольта на расстоянии более 30 футов, это означает, что у вас останется только 50 процентов вашего напряжения, а это означает, что последние светодиоды будут получать всего 2,5 вольта.