Адресная светодиодная лента

Нас часто спрашивают о адресной светодиодной ленте (иногда ее называют «умная лента» или «пиксельная лента»).Первое, что большинство людей хотят знать, это то, что делает Адресная светодиодная лента и чем она отличается от стандартной ленты RGB LED. Кроме того, существуют пиксельные светодиодные модули , поэтому люди, естественно, хотят знать, как они работают.

Поскольку растущий ассортимент адресных светодиодных лент становится все более популярным в индустрии развлечений и архитектурного освещения, мы подумали, что сейчас самое время задать некоторые из ваших наиболее распространенных вопросов нашей команде по исследованиям и разработкам и найти ответы на некоторые вопросы экспертов, чтобы помочь вам утолить жажду информации (особенно если вы только начинаете свои приключения по управлению освещением, в таком случае, добро пожаловать на борт!).

Содержание

Введение
Типы адресных светодиодных лент
Проектирование с помощью адресных светодиодных лент
Плюсы использования адресных светодиодных лент
Плюсы использования адресных светодиодных модулей
Вопрос – Ответ. Самые частые адресных светодиодных лент проблемы и их решение.

Что такое адресная светодиодная лента?

Адресная светодиодная лента – это гибкая печатная плата, которая заполнена разноцветными адресуемыми поверхностными (SMD) светодиодами. Гибкая печатная плата обычно имеет клейкую подложку, что облегчает быструю и простую установку.

В отличие от стандартной ленты RGB, каждый светодиод имеет свою собственную микросхему, которая позволяет управлять им для индивидуальной реакции (например, изменение цвета, выключение и т. Д.). Пиксельная лента все еще может делать все, что может делать стандартная лента RGB… только больше.

Типы адресных светодиодных лент.

Адресная светодиодная лента WS2801.

Серия чипов WS первой будет WS2801. Это интересный в своем роде драйвер-микросхема для RBGW-светодиодов с поддержкой последовательного интерфейса SPI.

С применением отдельного контроллера нет необходимости занимать несколько выходов микроконтроллера, можно ограничиться лишь одним сигнальным выводом. Микроконтроллер подает сигнал на вход «Data» управляющего контроллера светодиода WS2801.

В таком сигнале содержится 24-битная информация о яркости цвета (3 канала по 8 бит на каждый цвет), а также информация для внутреннего сдвигового регистра. Именно сдвиговый регистр позволяет определять, к какому светодиоду информация применяется. Таким образом можно соединять несколько светодиодов последовательно, при этом использовать все так же один вывод микроконтроллера.

У WS2801 было 4 контакта: +5v, GND (минус), DI (Digital input) и CO (тактовая линия). Таких лент сегодня практически уже не найти, на их место пришли WS2811 и WS2812B, более компактные модели с последовательным однолинейным интерфейсом. Теперь за данные отвечает только один контакт, обычно обозначаемый как DI (digital input) и с другой стороны DO (digital output).

Адресная светодиодная лента WS2811 и WS2812.

Основные отличия адресной светодиодной ленты ws2811 от ws2812b:

Драйвер WS 2811 гораздо больше чем его потомок WS 2812b, поэтому он припаян прямо на подложку ленты перед каждым диодом (черный прямоугольник на фото выше).
У 2812B чип установлен внутрь диода (темная точка в диоде на фото ниже).

Адресная светодиодная лента WS 2811, в основном, рассчитана на напряжение 12 вольт.
Если Адресная светодиодная лента WS 2811 на 12v, у нее один чип управляет группой из трех диодов одновременно, а не по одному (как в WS2812b).
Адресная светодиодная лента WS 2811 на напряжение 12v гораздо дешевле, чем ws 2812b (разница в цене 30 %)
Благодаря низкой цене на Адресную светодиодную ленту WS 2811 – напряжением 12v наиболее распространена. Тем не менее, ее сменила более совершенная модель WS 2812В. Все же в один SMD корпус интегрированны как драйвер, так и сами светодиоды. Кроме того, каждый диод управляется отдельно.

Практические способы включения адресной светодиодной ленты, правила подключения, частые ошибки.

Подключайте к адресной светодиодной ленте (между линиями питания) конденсатор, вплоть до 1000 мкФ
В разрыв линии данных (от Контроллера к адресной светодиодной ленте) добавляйте резистор 300 — 500 Ом, устанавливая его ближе к ленте.
Кабельная линия данных от контроллера до адресной светодиодной ленты, требуется делать как можно коротким.
При подключении адресной светодиодной ленты, подключайте «землю» первой (отключайте последней).
Не допускайте разрядов статического электричества при монтаже адресной светодиодной ленты.
Используйте преобразователь уровня, если адресная светодиодная лента и устройство управления подключены от источников питания с разным напряжением.
Максимальный ток каждого пикселя составляет 60мА (при полной яркости белого цвета). Если Вы не планируете использовать ленту WS2812B как источник света (для этого лучше взять обычную светодиодную ленту с белыми светодиодами), принято считать, что, усреднено, каждый пиксель потребляет 20мА.

минимальный ток Драйвера = 20мА*количество_пикселей.
максимальный ток Драйвера = 60мА*количество_пикселей

Из последнего пункта вытекает следующее: если лента соединена последовательно более 5 м., то недопустимо подавать на нее питание только с одной стороны. Для того чтобы исключить перегревания токопроводящих дорожек ленты. Напряжение на адресной светодиодной ленте необходимо распределить по всей ее длине как можно равномернее. Подводите питание в нескольких местах отдельными кабельными линиями.

Варианты управления адресной светодиодной лентой.

Есть несколько способов управлять адресной светодиодной лентой:

Аппаратный при помощи контроллера SPI

На эту тему вы можете почитать нашу специальную статью. В этой статье мы максимально подробно описали принципы управления по протоколу SPI.

SPI контроллер и SPI RGB лента

Аппаратный при помощи UART-интерфейса

На эту тему вы можете почитать нашу специальную статью. В этой статье мы максимально подробно описали принципы управления с помощью UART.

Светодиодная лента Ардуино

Программный

Достоинство первых двух способов – это возможность освободить драйвер от части работы по передаче бит информации о цвете пикселю. Недостатки этих способов – во-первых, ограниченное количество линий управления пикселями, во-вторых, требуется дополнительное разбитие байтов информации о цвете на пачки битов (что частично съедает свободное время контроллера в моменты аппаратной передаче бит).

Адресная светодиодная лента DMX 512.

Особенность адресных светодиодных лент, использующих управление DMX 512 – параллельная подача сигнала управления на все модули, цифровой сигнал с выхода контроллера подается одновременно на все драйверы.

DMX ленты, производятся с записанными при производстве DMX адресами. По умолчанию, адресация пикселей каждой катушки ленты начинается с 1-го драйвера и 1-го адреса и нумеруется по порядку до последнего пикселя. Если в последствии в одну линию соединяется несколько катушек или отрезков, требуется произвести запись DMX адресов заново.

При записи адресов используется DMX кабель, обозначенный ADR (ADI, ADIN). После выполнения записи, при воспроизведении световых программ, вход ADI драйверов не используется. Если Ваш контроллер не имеет встроенного редактора адресов и не имеет выхода для подключения провода ADI, этот провод должен быть соединен с общим проводом GND, что предотвратит воздействие на него внешних помех и наводок.

Стоит сказать, что адресных светодиодных лент DMX 512 – Драйвер WS2821, гораздо больше преимуществ перед SPI.

Длинна линии управления до 300 м. против 100 м. у SPI.
При выходе из строя диода или группы диодов линия освещения продолжает работать.

Но есть и недостатки.

Требует Большое количество DMX адресов – отсюда высокая стоимость оборудования для управления этой системой.

Как рассчитать количество адресов для ленты DMX 512

DMX (RGB)

• 1 пиксель = 3 канала
DMX (RGBW) • 1 пиксель = 4 канала DMX (RGBW)

Имея разную плотность светодиодов на ленте и разную длину, вы можете умножить все это вместе и получить различные результаты.

Например:

• (8PL30) 30 светодиодов RGB / м ленты x 5 метровой катушки = 150 пикселей (150 пикселей х 3) = 450 каналов
• (8PL60) 60 светодиодов RGB / м ленты x 5 метровой бобины = 300 пикселей (300 пикселей х 3) = 900 каналов
• (8PL144) 144 светодиода RGB / м ленты x 2 метра = 288 пикселей (288 пикселей x 3) = 864 канала
• (8PX30) 30 светодиодов RGBW / м ленты 5 м = 150 пикселей (150 пикселей x 4) ) = 600 каналов
• (8PX60) 60 светодиодов RGBW / м лента x 4-метровая катушка = 240 пикселей (240 пикселей x 4) = 960 каналов

Удобно запомнить:

• 170 пикселей RGB = 510 каналов DMX = 1 вселенная DMX
• 128 пикселей RGBW = 512 каналов DMX = 1 вселенная DMX

Почему светодиоды на конце ленты теплого белого света / розового цвета на конце при движении белого цвета?

Это происходит из-за падения напряжения на светодиодной ленте при попытке питания большей длины ленты. В результате падения напряжения пиксели вдоль ленты будут постепенно меняться в цвете, если их приводить в движение белым цветом. Лучше всего определить максимально возможную длину пробега до того, как падение напряжения начнет влиять на их цвет, и вводить мощность через каждые х метров.

Чем больше падение напряжения вдоль ряда белых светодиодов, тем более розового оттенка будут появляться самые дальние от источника питания. Вся длина также будет незначительно уменьшаться по мере снижения напряжения. Большинство лент и точек отображают эти явления очень тонко, в то время как некоторые другие могут быть немного более выраженными. Аналогично, степень, в которой человеческий глаз воспринимает это, будет естественно отличаться от человека к человеку, но большинство людей найдут изменение цвета практически неразличимым.

(ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: приведенный выше чертеж не предназначен для точной научной диаграммы. Это простое визуальное представление, чтобы дать вам приблизительное представление о том типе эффекта, который вы иногда можете наблюдать, когда происходит различный процент падения напряжения.)

Какой тип поверхности подойдет для установки адресной светодиодной ленты?

Адресная светодиодная лента должна быть установлена на чистой и сухой поверхности. Пожалуйста, очистите поверхность спиртом, используя чистую ткань перед установкой.Поверхность должна быть теплопроводящей и обеспечивать достаточный отвод тепла от ленты. Поверхность не должна быть текстурированной или изготовлена из материала с низкой поверхностной энергией.