8-900-374-94-44
В данной статье мы расскажем о цветных светодиодах, отличии простого RGB-светодиода от адресуемого, дополним информацией о сферах применения, о том, как они работают, каким образом осуществляется управление со схематическими картинками подключения светодиодов.
Светодиоды – электронный компонент, способный излучать свет. Сегодня они массово применяются в различной электронной технике: в фонариках, компьютерах, бытовой технике, машинах, телефонах и т.д. Многие проекты с микроконтроллерами так или иначе используют светодиоды.
Основных назначений у них два:
• демонстрация работы оборудования или оповещение о каком-либо событии;
• применение в декоративных целях (подсветка и визуализация).
Внутри светодиод состоит из красного (red), зеленого (green) и синего (blue) кристаллов, собранных в одном корпусе. Отсюда такое название – RGB (рис.1).
С помощью него можно получить множество различных оттенков света. Управление RGB-светодиодом осуществляется с помощью микроконтроллера (MK), например, Arduino (рис.2).
Конечно, можно обойтись простым блоком питания на 5 вольт, резисторами в 100-200 Ом для ограничения тока и тремя переключателями, но тогда управлять свечением и цветом придется вручную. В таком случае добиться желаемого оттенка света не получится (рис.3-4).
Скетч Arduino для управления трехцветным светодиодом написать несложно, можно найти множество примеров в интернете с полным описанием подключения. Мы уже делали такую программу для Wemos — посмотрите здесь, и для Arduino — здесь.
Проблема появляется тогда, когда нужно подсоединить к микроконтроллеру сотню цветных светодиодов. Количество выводов у контроллера ограничено, а каждому светодиоду нужно питание по четырем выводам, три из которых отвечают за цветность, а четвертый контакт является общим: в зависимости от типа светодиода он может быть анодом или катодом.
Для разгрузки выводов МК применяются специальные контроллеры WS2801 (5 вольт) или WS2812B (12 вольт) (рис.5).
С применением отдельного контроллера нет необходимости занимать несколько выходов MK, можно ограничиться лишь одним сигнальным выводом. МК 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 адресовывается. Таким образом можно соединять несколько светодиодов последовательно, при этом использовать все так же один вывод микроконтроллера (рис.6).
Это RGB-светодиод, только с интегрированным контроллером WS2801 непосредственно на кристалле. Корпус светодиода выполнен в виде SMD компонента для поверхностного монтажа. Такой подход позволяет расположить светодиоды максимально близко друг другу, делая свечение более детализированным (рис.7).
В интернет-магазинах можно встретить адресные светодиодные ленты, когда в одном метре умещается до 144 штук (рис.8).
Стоит учесть, что один светодиод потребляет при полной яркости всего 60-70 мА, при подключении ленты, например, на 90 светодиодов, потребуется мощный блок питания с током не менее 5 ампер. Ни в коем случае не питайте светодиодную ленту через контроллер, иначе он перегреется и сгорит от нагрузки. Используйте внешние источники питания (рис.9).
Адресуемая светодиодная лента не может работать при слишком низких температурах: при -15 контроллер начинает подглючивать, на более сильном морозе велик риск его выхода из строя.
Второй недостаток в том, что если выйдет из строя один светодиод, следом по цепочке откажутся работать и все остальные: внутренний сдвиговый регистр не сможет передать информацию дальше.
Адресуемые светодиодные ленты можно применять для декоративной подсветки машины, аквариума, фоторамок и картин, в дизайне помещений, в качестве новогодних украшений и т.д.
Получается интересное решение, если светодиодную ленту использовать в качестве фоновой подсветки Ambilight для монитора компьютера (рис.10-11).
Если вы будете использовать микроконтроллеры на базе Arduino, вам понадобится библиотека FastLed для упрощения работы со светодиодной лентой (скачать здесь).
arduinoplus.ru
Адресная светодиодная лента – это украшение любого проекта Arduino. С ее помощью вы можете создавать светомузыку, умную подсветку для телевизора, бегущие строки и другие проекты, в которых требуется отобразить информацию на широком экране. Благодаря встроенным контроллерам, вы можете управлять каждым из светодиодов ленты в отдельности, управляя ими как пикселями на экране. В этой статье мы разберемся, как работает адресная светодиодная лента, как ее подключить к Ардуино и какие библиотеки лучше использовать для управления.
Светодиодная лента – это набор связанных светодиодов, на которые может одновременно подаваться напряжение питания. Обычные ленты хорошо всем знакомы, они используются сегодня повсюду. В адресной светодиодной ленте так же используются светодиоды, но светоизлучающий диод может управляться отдельно и независимо от других. Таким образом, адресные ленты можно использовать для более интеллектуального управления световым потоком на отдельных участках ленты, включая или выключая подсветку в нужное время и в нужном месте.
Адресная светодиодная лента WS2811Сегодня наибольшей популярностью пользуются разноцветные светодиодные ленты RGB-формата, позволяющие получать множество цветов. Благодаря конструкции есть возможность управления цветом каждого светодиода, что позволяет создавать оригинальные световые эффекты. Главное отличие адресной светодиодной ленты от обычной RGB ленты – это наличие специальных контроллеров (конструктивно выполненных в виде микросхем) возле каждого светодиода, что и дает возможность индивидуальной адресации и регулирования каждого оттенка.
Как правило,л ента содержит 3-4 контакта для подключения. Два вывода используются для питания – 5 Вольт и земля, остальные один или два – логический, для управления свечением.
Управление умной лентой производится по цифровому протоколу. Это значит, что без управляющего контроллера управлять устройством нельзя. Кстати, при прикосновении к цифровому входу может загореться несколько диодов – это связано с тем, что появляются помехи, которые контроллер принимает за команды.
Самыми популярными адресными светодиодными лентами являются устройства на чипах WS2812b и WS2811. В первом случае чип находится прямо внутри светодиода, то есть один прибор управляет свечением одного излучающего диода. Питание ленты составляет 5 вольт. Во втором случае чип помещается отдельно, и к нему подключаются 3 диода. Мощность – 12 вольт.
Ленты ws2812 достаточно распространены на российском рынке, их без труда можно найти в многочисленных специализированных магазинах. Можем посоветовать интернет-магазин Giant4.Ru с достаточно широким ассортиментом различных светодиодных лент и вполне низкими ценами, сопоставимыми с али. Если же есть возможность и желание ждать товар с Алиэкспресса, то ниже мы собрали вместе некоторые популярные варианты у надежных поставщиков:
Принцип работы ленты следующий. Она поделена на сегменты, в каждом из которых находятся светодиод и конденсатор. Они все подключены параллельно, а данные передаются последовательно от одного сегмента к другому. Управление осуществляется контроллером, в котором прописывается программа функционирования. Управлять лентой можно через платформу Ардуино.
Маркировка адресной ленты:
Адресные светодиодные ленты используются для сборки полноценных модулей, в конструировании ламп с управлением soft lights, для декоративной подсветки, в построении диодных экранов уличной рекламы.
Обучающее видео на канале HomeMade:
Лента на базе ws2812bЛента на чипе ws2812b является более совершенствованной, чем ее предшественник. ШИМ драйвер в адресной ленте компактен, и размещается прямо в корпусе светоизлучающего диода.
Основные преимущества ленты на основе ws2812b:
Лента оснащена четырьмя выходами:
Максимальный ток одного адресного светодиода равняется 60 миллиамперам. Рабочие температуры лежат в пределах от -25 до +80 градусов. Напряжение питания составляет 5 В +-0,5.
ШИМ драйверы ленты 8-мибитные – для каждого цвета возможно 256 градация яркости. Для установки яркости нужно 3 байта информации – по 8 бит с каждого светодиода. Информация передается по однолинейному протоколу с фиксированной скоростью. Нули и единицы кодируются высоким и низким уровнем сигнала по линии.
1 бит передается за 1,25 мкс. Весь пакет из 24 бит для одного светодиода передается за 30 мкс.
Любая адресная светодиодная лента имеет начало и конец, которые важно не перепутать во время сборки. На них есть специальные обозначающие стрелки, которые указывают направление сигнала.
Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образом.
Лента ws2812B подключается к Ардуино следующим образомЕще один вариант подключения:
Подключение ws2128 к АрдуиноВыходы питания с ленты 5В и земля соединяются с соответствующими контактами на микроконтроллере Ардуино. При подключении отрезка с более чем 13 светодиодами потребуется выносной блок питания. Земля и минус блока питания должны быть соединены друг с другом. DINможно подключить к любому цифровому порту на Ардуино. Он используется для получения данных с контроллера.
Цифровой вход ленты идет на вход контроллера, поэтому между ними нужен токоограничивающий резистор номиналом 100-500 Ом. С его использованием нагрузка на пин будет ниже. На другом конце ленты также есть 3 контакта, к которым можно подключить отрезки различной длины.
Каждый блок ленты состоит из трех светодиодов. Соответственно, для управления подсветкой потребуется 3 байта – по одному на каждый свет. Каждый байт принимает значение от 0 до 255 – это значит, что есть возможность задания более 16 миллионов оттенков.
Данные передаются следующим образом:
Причины проблем при работе с адресной светодиодная лентой:
Для управления адресной светодиодной лентой существует 3 библиотеки: FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Наиюолее популярной является первая. Она поддерживает все версии Ардуино и различные протоколы данных, которые используются не только для адресной ленты. Но надо иметь в виду, что FastLED более ресурсоемкая.
Вторая библиотека, AdafruitNeoPixel, чаще используется при работе со светодиодными кольцами. Возможностей меньше, скорость ниже, но она менее требовательна к ресурсам, в ее составе только самое нужное. Поддерживает все версии Ардуино. Третья библиотека используется не очень часто.
Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel одинаково просто. Их отличия заключаются в функциональности и объеме занимаемой памяти.
Основные моменты подключения ленты:
Соблюдение основных моментов и следование инструкции позволяет самостоятельно подключить адресную светодиодную ленту к вашему проекту.
arduinomaster.ru
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.
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.
Но относительно недавно появилась лента WS2813. В этой ленте добавлена дублирующая линия передачи данных, благодаря этому остальные диоды продолжают работать, даже если один выходит из строя.
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:
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.
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.
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.
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.
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).
led4light.by
RGB светодиодные ленты удобно применять для декоративной подсветки витрин, салона машины, вывесок… С ними легко работать, в отличие от простых светодиодов, т.к. токовые ограничители уже стоят, достаточно просто подать нужное напряжение. Возможность, нарезать на сегменты, даёт гибкие возможности при монтаже.
А что, если хочется большего? что если нужно управлять каждым диодом в отдельности? Можно поставить МК, но не каждый микроконтроллер в одиночку потянет множество трехцветных диодов, можно попробовать поставить к каждому. Для таких целей есть специальные светодиодные драйверы, некоторые из которых снабжены возможностью управляться с одной общей, или последовательно проходящей через драйверы, шиной. Где-то пошли дальше, и такой драйвер встроили прямо в RGB светодиод, которому нужен минимум внешней обвязки. Далее последовательно соединённые такие диоды разместили на светодиодной ленте – и в итоге мы получили адресуемую светодиодную ленту.
Адресуемая светодиодная RGB лента
Как не трудно догадаться, в статье речь пойдёт о светодиодном RGB драйвере – WS2811, которые соединяются последовательно и управляются по однопроводной линии данных. И адресуемой светодиодной ленте на совмещенных RGB диодов с такими драйверами.
RGB светодиоды со встроенными WS2811
Как видно на фотографии – такая светодиодная лента состоит из множества последовательно соединённых RGB светодиодов со встроенными драйверами WS2811 (маленькая чёрная точка по середине). Из обвязки такая микросхема, при питании от 5В, требует всего один конденсатор в 0.1мкФ по входу питания, ещё рекомендуется 33Омный резистор на линии данных, который, видимо, производитель упустил.
Схема подключения светодиодов к ws2811 (из datasheet)
Все диоды сидят последовательно на одной линии. Что бы изменить их отображаемый цвет и его интенсивность нужно первому диоду отправить посылку содержащего обращение к каждому из диодов на ленте. Первый драйвер получает всю посылку и передает её дальше за вычетом последнего пакета, который он списывает на свой счёт. Аналогично происходит со всеми оставшимися сборками светодиод-драйвер. Посылка завершается специальной командой RES, которая выделяется длительным низким уровнем сигнала, получив её – все диоды применят свои новые состояния.
Каждый пакет состоит из 24 бит – по 8 бит на каждый канал, в итоге имеем по 255 градаций каждого цвета или 16 миллионов цветов. Каждый бит содержит положительный и отрицательный полупериод, кодирование ноля или единицы осуществляется длительностью полупериодов.
Для работы с адресуемой светодиодной лентой был собран контроллер на базе микроконтроллера PIC16F688 и преобразователя USB интерфейса cp2102 на специально ранее заготовленной универсальной заготовке платы (заказанной на itead studio), поэтому печатку приводить не буду.
Схема
Такая светодиодная лента очень прожорлива, её метр с 60 светодиодами на максимуме кушает более 2-х ампер, так что понадобиться хороший и мощный источник питания. Можно ей дать и меньший ток, но тогда она будет гореть с преобладанием красных оттенков.
Управляющий контроллер
Прошивка писалась на скорую руку. Был реализован следующий алгоритм работы: сначала в микроконтроллер с компьютера скидывается вся посылка и только после этого она её отображает. Из-за малого количества RAM памяти слабого микроконтроллера получилось реализовать буфер только на 60 адресуемых светодиодов с драйверами WS2811. Из-за средней скорости UART в 38400 скорость обновления всей ленты составляет примерно 50 мс, т.е. максимальная допустимая частота обновления вышла в 20 кадров/секунду. Чего для демонстрации возможности ленты мне хватило. Генерацией всех эффектов занимается специальная программа на ПК, которая то же писалась на скорую руку.
Управляющий контроллер
Формат отправляемых команд контроллеру:
Отправка производиться по UART на скорости 38400 8N1.
Контроллер отвечает на начала обмена по UART ASCII символом !, по успешному завершению отправки пакета ASCII символом b .
На основе подобных светодиодных лент можно реализовать небольшие видео экраны и различные инсталляции.
Видео работы ленты
Скачать файлы проекта
Скачать программу управления
Дополнение от 1.09.2015
Для удобства проверки конструкции добавляю в статью прошивку с автономным плавным последовательным псевдо-случайным переливанием (до 60 светодиодов). Если одного данного эффекта достаточно, то можно упростить схему убрав из неё cp2102.
Скачать автономную прошивку (последовательное переливание)
Скачать исходник автономной прошивки (последовательное переливание)
alex-exe.ru
Содержание:
Светодиодные ленты — это уникальный источник света, способный реализовать самые смелые задумки по организации сценариев освещения.
Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить:
«Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?», «Сколько будет наматывать счетчик?».
Конструктивно светодиодная лента представляет собой гибкую печатную плату из меди компактных размеров — высотой 2-3 мм и шириной 8-10 мм. К плате припаяны светодиоды с углом рассеивания 120°. С обратной стороны снабжена самоклеющимся слоем для монтажа на поверхность основы.
Схема устройства открытой монохромной ленты белого цветаГибкость и компактность ленты наделяет ее широчайшей функциональностью. Она незаменима для освещения труднодоступных мест и ограниченных пространств, используется как дизайнерский акцент для выделения потолочных конструкций, ниш, ступеней, контурной подсветки пола и предметов интерьера. Так же применяют как самостоятельный источник света для шкафов, рекламных конструкций, прозрачных световых панелей.
Всё многообразие светодиодных лент можно условно разделить на несколько основных групп в зависимости от ключевых характеристик и области применения. По цвету свечения делятся на монохромные и многоцветные RGB-ленты. По степени защищенности различают открытые и герметичные. Еще можно выделить типы «Бегущий огонь» и бокового свечения.
Изучим каждую группу подробнее.
Монохромная лента белого цветаМонохромные ленты отличаются тем, что дают только один цвет свечения. Палитра ограничена шестью цветами — белым, красным, синим, зеленым, желтым, оранжевым и розовым.
Ограниченность цветовой гаммы компенсируется экономической выгодой — монохромные ленты самый доступный по цене вариант. Основное применение — контурная подсветка навесных конструкций, ниш, полок, лестниц.
RGB светодиодная лентаМногоцветные RGB ленты позволяют принудительно изменять цвет свечения в широком диапазоне оттенков. Подобный эффект достигается за счет совмещения в одной ленте по сути трёх цветных: красной (Red), зеленой (Green) и синей (Blue). Оптическое смешение этих цветов и даёт многообразие палитры.
За регулировку цвета отвечает специальный контроллер. Базовые модели контроллеров способны передавать около 3 миллионов цветов. Продвинутые — до 16 миллионов. Кроме этого контроллер позволяет настраивать алгоритмы автоматической смены цвета, управлять яркостью свечения и дистанционно включать/выключать подсветку.
RGBW — светодиодная лентаОсобой разновидностью многоцветных лент является RGBW. В ней к RGB-светодиодам добавлен светодиод «холодного» белого цвета (около 6000 кельвин). Отдельный белый канал может работать в независимом режиме или же дополнять цветные, смягчая их интенсивность.
В базовом исполнении светодиодные ленты выпускаются открытыми. Все элементы — печатная плата, диоды, резисторы — ничем не защищены.
Открытая светодиодная лента белого цветаВ таком виде светодиодная лента уязвима к воздействию влаги или механическим повреждениям, но зато отличается низкой ценой . Поэтому этот тип применяют в качестве скрытой подсветки в мебели и декоративных конструкциях интерьера. Или же ее закладывают в специальные световые короба, выполняющие функцию внешней защитной оболочки.
Для защиты светодиодов от внешнего воздействия — влаги, пыли или предметов покрупнее — на ленту наносят слой прозрачного герметика, не проводящего ток.
Герметичная светодиодная лента класса IP65Варьируя состав и толщину герметика, производители выпускают изделия разной степени защищенности.
Класс защищенности присваивается по системе Ingress Protection Rating (IP), соответствующей международному стандарту IEC 60529. Первая цифра в кодировке — защита от проникновения предметов. Вторая цифра — защита от влаги.
| Класс | Защита от предметов | Защита от влаги |
|---|---|---|
| IP33 | от крупных предметов диаметром более 2,5 мм | от дождя и брызгов, падающих под углом 60° |
| IP65 | полная защита контакта от пыли | от водяных струй с любого направления |
| IP67 | полная защита контакта от пыли | от кратковременного погружения в воду на 1 метр |
Сфера применения герметичных лент — это в первую очередь помещения с повышенной влажностью (ванные комнаты, бани, сауны, бассейны). За счет того, что герметик защищает еще и от механических воздействий — случайных ударов, упавших предметов или наступания ногой, такие ленты подходят для монтажа в полу или на ступенях лестниц.
В светодиодных лентах типа «Бегущий огонь» за счет особой конструкции печатной платы, в которую вмонтированы адресные микросхемы управления, можно задавать цвет и яркость каждого диода в отдельности.
Светодиодная RGB-лента «Бегущий огонь»В результате с помощью контроллера можно создавать сценарии освещения, которые недоступны обычным монохромным и RGB-лентам. Например, создать эффекты переливающихся цветов или мерцания, огней, бегущих в разных направления и с разной интенсивностью.
«Бегущий огонь» излюбленный способ декорирования и организации освещения в развлекательных заведениях, клубах и ресторанах.
В лентах бокового свечения применяются цилиндрические светодиоды, которые припаяны к торцу платы.
Лента бокового свеченияТорцевое расположение диодов изменяет направление света — диоды светят вдоль освещаемой плоскости. Подобные ленты часто используются для подсветки плазменных экранов и мониторов, а также в рекламных конструкциях.
Чтобы подобрать светодиодную ленту, максимально соответствующую текущей задаче по освещению, необходимо правильно определить технические параметры. К ним относятся рабочее напряжение, вид диодов, число диодов на метр ленты, цвет свечения, цвет основы, класс защищенности и параметры резки.
Стандартное рабочее напряжение составляет 12В. Такие ленты комплектуются блоком питания постоянного тока.
У ленты с мощными диодами, которые создают повышенную нагрузку на печатную плату, рабочее напряжение выше — 24 или 36В. Некоторые модификации способны работать и с напряжением 220В от бытовой сети.
Вид светодиодов определяется их размером, который обозначается четырехзначным числом — 2835, 3528, 5060, 5730 и другие.
Виды диодовПервые две цифры означают длину диода в миллиметрах, вторые две цифры — ширину в миллиметрах. Так, наиболее распространенные диоды 3528 и 5050 имеют соответственно размеры 35х28 мм и 50х50 мм.
Плотность диодов на один метр длины определяет в первую очередь яркость свечения. Чем больше диодов, тем ярче будет светить лента.
Варианты плотности диодов типа 3528 на каждые 5 смРазличные модификации выпускаются со следующим количеством диодов на метр — 30, 60, 90, 120 и 240.
По цвету свечения светодиодные ленты делятся на монохромные — белые теплого и холодного свечения, синие, красные, зеленые, желтые, оранжевые и розовые, а также многоцветные RGB и RGBW.
Подбирать цвет свечения нужно исходя из будущих сценариев освещения, которые будут использоваться в помещении.
Основа — покрытие лицевой стороны гибкой печатной платы. Встречаются модификации с прозрачной, белой, серой и коричневой основой.
Цвет основы влияет на то, как светодиодная лента выглядит в выключенном состоянии. Поэтому его нужно учитывать при открытом монтаже. Если же изделие устанавливается в скрытые полости или закрывается матовым световым коробом, то цветом основы можно пренебречь.
В ассортименте светодиодных лент по степени защиты от механических воздействий и влаги наиболее распространены классы IP20, IP33, IP65, IP67, IP68.
Минимальный класс IP20 имеют обычные открытые ленты. Они справляются с небольшим физическим контактом — их можно трогать, нажимать, протирать от пыли. Но контакт с водой им противопоказан. Наивысший класс IP68 — это ленты, залитые толстым слоем герметика, защищающего даже от ударных нагрузок и позволяющего монтировать освещение на дне бассейна.
Параметр резки определяется шагом, с которым можно разделять ленту на модули с минимальной длиной свечения (МДС). Его еще называют кратность резки.
Параметры резкиС основными показателями кратности резки наиболее распространенных типов светодиодных лент можно ознакомиться в таблице ниже.
| Вид светодиодной ленты | Кратность резки |
|---|---|
| SMD 3528 60 LED 12V | 3 светодиода – 5 см |
| SMD 3528 120 LED 12V | 6 светодиодов – 5 см |
| SMD 3528 240 LED 24V | 12 светодиодов – 5 см |
| SMD 5050 30 LED 12V | 3 светодиода – 10 см |
| SMD 5050 60 LED 12/24V | 6 светодиодов – 10 см |
| SMD 5050 120 LED 24V | 12 светодиодов – 10 см |
Маркировка светодиодной ленты как VIN автомобиля. В ней закодирована вся основная информация и технические характеристики.
К примеру, маркировка LED-CW-SMD3528/30 IP20 расшифровывается так:
| Элемент маркировки | Значение | Другие варианты |
|---|---|---|
| LED | Источник света — светодиод | |
| CW | Цвет свечения — белый |
R — красный G — зеленый B — синий RGB — многоцветный |
| SMD3528 | Тип диода — безвыводной (SMD) размером 35х28 мм | |
| 30 | Плотность диодов — 30 шт на 1 метр |
60 — 60 шт на 1 метр 90 — 90 шт на 1 метр 120 — 120 шт на 1 метр 240 — 240 шт на 1 метр |
| IP20 | Класс защищенности |
Другой вариант маркировки RT 2 5000 12V Warm (3528, 300 LED, LUX) расшифровывается так:
| Элемент маркировки | Значение | Другие варианты |
|---|---|---|
| RT | Серия ленты — открытая лента (фронтального свечения – от плоскости) |
RTW – герметичная лента (фронтального свечения – от плоскости) RS – открытая лента бокового свечения (вдоль плоскости) RSW – герметичная лента бокового свечения (вдоль плоскости) |
| 2 | Номер завода изготовителя | |
| 5000 | Длина ленты — 5000 мм или 5 метров |
4000 – 4 метра 3000 – 3 метра 2500 – 2.5 метра Для герметизированных лент добавляется буква, обозначающая тип герметизации: |
| 12V | Напряжение питания — 12В |
24V 36V |
| Warm | Цвет свечения — Белый теплый (2700-3500 К) |
Day – Белый дневной (4000-5000 К) White – Белый чистый (6000-8000 К) Cool – Белый холодный (8000-10000 К) Red – Красный Yellow – Желтый Green – Зеленый Blue – Синий Orange – Оранжевый Pink – Розовый Violet – Ультрафиолет RGB – многоцветный (управление контролером) SPI – RGB лента с адресным управлением, позволяет создавать эффект «Бегущие огни» |
| 3528 | Тип диода — диод размером 35х28 мм | |
| 300 LED | Количество диодов — 300 диодов на 5 метров длины |
2Х – двойная плотность 2Х2 – двойная плотность, два ряда |
| LUX | Цвет основания ленты — лента улучшенного качества на белой плате |
W – на белой плате B – на черной плате |
Существует большое количество вариаций подключения светодиодных лент. Ниже приведены наиболее часто встречающиеся из них.
В простейшем варианте подключения понадобятся только блок питания и провода.
Схема подключения монохромной светодиодной лентыВ том случае, если понадобится смонтировать несколько лент одновременно, используется параллельная схема. Каждый последующий источник света подключается с помощью проводов сечением 1,5 мм.
Схема подключения нескольких монохромных светодиодных лентВ случае подключения многоцветной ленты помимо блока питания и проводов применяется RGB-контроллер. Некоторые модели контроллеров комплектуются пультами дистанционного управления.
Схема подключения многоцветной RGB-лентыДве и более многоцветных лент можно подключить через один блок питания и один RGB-контроллер. Для этого применяется параллельная схема. Но есть ограничение — один контроллер имеет фиксированную мощность (до 200 Вт), и каждый лишний метр ленты увеличивает нагрузку на него. Если превысить допустимую нагрузку, контроллер может перегореть.
Схема подключения нескольких RGB-лент без усилителейЧтобы снизить нагрузку на RGB-контроллер и смонтировать достаточно длинную цепь из нескольких многоцветных лент, рекомендуется применять RGB-усилители. Помимо разгрузки контроллера они еще и обеспечат равномерное свечение светодиодов по всей длине.
Схема подключения нескольких RGB-лент c усилителемinteralighting.ru
Адресная светодиодная лента – это украшение любого проекта Arduino. С ее помощью вы можете создавать светомузыку, умную подсветку для телевизора, бегущие строки и другие проекты, в которых требуется отобразить информацию на широком экране. Благодаря встроенным контроллерам, вы можете управлять каждым из светодиодов ленты в отдельности, управляя ими как пикселями на экране. В этой статье мы разберемся, как работает адресная светодиодная лента, как ее подключить к Arduino, какие могут возникнуть проблемы и какие библиотеки лучше использовать для управления.
Светодиодная лента — это набор связанных светодиодов, на которые может одновременно подаваться напряжение питания. Обычные ленты хорошо всем знакомы, они используются сегодня повсюду. В адресной светодиодной ленте также используются светодиоды, но светоизлучающий диод может управляться отдельно и независимо от других. Таким образом, адресные ленты можно использовать для более интеллектуального управления световым потоком на отдельных участках ленты, включая или выключая подсветку в нужное время и в нужном месте.
Сегодня наибольшей популярностью пользуются разноцветные светодиодные ленты RGB-формата, позволяющие получать множество цветов. Благодаря конструкции есть возможность управления цветом каждого светодиода, что позволяет создавать оригинальные световые эффекты. Главное отличие адресной светодиодной ленты от обычной RGB ленты – это наличие специальных контроллеров (конструктивно выполненных в виде микросхем) возле каждого светодиода, что и дает возможность индивидуальной адресации и регулирования каждого оттенка.
Как правило, лента содержит 3-4 контакта для подключения. Два вывода используются для питания – 5 Вольт и земля, остальные один или два – логический, для управления свечением.
Управление умной лентой производится по цифровому протоколу. Это значит, что без управляющего контроллера управлять устройством нельзя. Кстати, при прикосновении к цифровому входу может загореться несколько диодов – это связано с тем, что появляются помехи, которые контроллер принимает за команды.
Самыми популярными адресными светодиодными лентами являются устройства на чипах WS2812B и WS2811. В первом случае чип находится прямо внутри светодиода, то есть один прибор управляет свечением одного излучающего диода. Питание ленты составляет 5 вольт. Во втором случае чип помещается отдельно, и к нему подключаются 3 диода. Мощность – 12 вольт.
Принцип работы ленты следующий. Она поделена на сегменты, в каждом из которых находятся светодиод и конденсатор. Они все подключены параллельно, а данные передаются последовательно от одного сегмента к другому. Управление осуществляется контроллером, в котором прописывается программа функционирования. Управлять лентой можно через платформу Ардуино.
Адресные светодиодные ленты используются для сборки полноценных модулей, в конструировании ламп с управлением soft lights, для декоративной подсветки, в построении диодных экранов уличной рекламы.
Лента на чипе WS2812B является более совершенной, чем ее предшественник WS2811. ШИМ драйвер в адресной ленте компактен, и размещается прямо в корпусе светоизлучающего диода.
Максимальный ток одного адресного светодиода равняется 60 миллиамперам. Рабочие температуры лежат в пределах от -25 до +80 градусов. Напряжение питания составляет 5 В +-0,5.
ШИМ драйверы ленты 8-мибитные – для каждого цвета возможно 256 градация яркости. Для установки яркости нужно 3 байта информации – по 8 бит с каждого светодиода. Информация передается по однолинейному протоколу с фиксированной скоростью. Нули и единицы кодируются высоким и низким уровнем сигнала по линии.
Любая адресная светодиодная лента имеет начало и конец, которые важно не перепутать во время сборки. На них есть специальные обозначающие стрелки, которые указывают направление сигнала.
Лента WS2812B подключается к Ардуино следующим образом:
Схема подключения WS2812 к ArduinoВыходы питания с ленты 5В и земля соединяются с соответствующими контактами на микроконтроллере Ардуино. При подключении отрезка с более чем 13 светодиодами потребуется выносной блок питания. Земля и минус блока питания должны быть соединены друг с другом. DIN можно подключить к любому цифровому порту на плате Arduino. Он используется для получения данных с контроллера.
Цифровой вход ленты идет на вход контроллера, поэтому между ними нужен токоограничивающий резистор номиналом 100-500 Ом. С его использованием нагрузка на пин будет ниже.
На другом конце ленты также есть 3 контакта, к которым можно подключить отрезки различной длины.
Каждый блок ленты состоит из трех светодиодов. Соответственно, для управления подсветкой потребуется 3 байта – по одному на каждый свет. Каждый байт принимает значение от 0 до 255 – это значит, что есть возможность задания более 16 миллионов оттенков. Данные передаются следующим образом:
И так далее. Когда длительность задержки становится более 50 мкс, передача окончена и начинается второй цикл.
Для управления адресной светодиодной лентой существует 3 библиотеки: FastLED, AdafruitNeoPixel и LightWS2812. Наиболее популярной является первая. Она поддерживает все версии Ардуино и различные протоколы данных, которые используются не только для адресной ленты. Но надо иметь в виду, что FastLED более ресурсоемкая.
Вторая библиотека, AdafruitNeoPixel, чаще используется при работе со светодиодными кольцами. Возможностей меньше, скорость ниже, но она менее требовательна к ресурсам, в ее составе только самое нужное. Поддерживает все версии Ардуино. Третья библиотека используется не очень часто.
Работать с библиотеками FastLED и Adafruit NeoPixel одинаково просто. Их отличия заключаются в функциональности и объеме занимаемой памяти.
Соблюдение основных моментов и следование инструкции позволяет самостоятельно подключить адресную светодиодную ленту к вашему проекту.
Оригинал статьи на сайте ArduinoMaster.Ru.
Вконтакте
Одноклассники
Мой мир
arduinka.pro
Светодиодная лента это одна из разновидностей светодиодного светильника, выполненного в виде гибкой пластиковой основы с клеящим слоем на обратной стороне и расположенными на ней светодиодами. Она используется для декоративной подсветки интерьера, а также как альтернатива основному источнику освещения. Поставляется в пластиковых катушках.
Длина в катушке — 5 метров. Лента представляет из себя единую медную плату, на которой расположены резисторы и светодиоды. Эти пять метров состоят из отдельных сегментов по 5 см каждый.
Например у ленты SMD3528 на таком сегменте располагается 1 резистор и 3 светодиода. У ленты SMD5050 для каждого светодиода установлен свой резистор. По краям сегмента расположены линии разреза и места под пайку. Таким образом при необходимости ленту можно укоротить только на длину кратную длине сегмента.
Медное основание светодиодной ленты — это фактически те же самые провода, только в плоском исполнении. По сечению они рассчитаны на ток, способный запитать участок не более 5м. Самостоятельное удлинение ленты может привести к ее выходу из строя.
Виды светодиодных лент
Светодиодные ленты бывают нескольких типов:
Отличить одноцветную от RGB можно по количеству припаянных проводков. На монохромной их всего два, а на цветной четыре.
При этом для подключения одноцветной нужен только блок питания, а для RGB ленты еще обязателен контролер.
Также они делятся по размеру светодиодов и способу их применения. Самые распространенные это:
Менее популярны:
Что такое SMD и как оно расшифровывается? SMD от английского Surface Mounted Device — устройство поверхностного монтажа. То есть светодиод припаянный на подложку сверху.
Цифры после SMD обозначают размер светодиода в миллиметрах — его длина и ширина.
Данный вид имеет светодиоды небольшого размера 3,5мм * 2,8мм. Яркость такого диода всего 4-6 люмен. Ширина ленты 8мм. Такой тип используется исключительно для декоративной подсветки.
Она не слепит глаза и по причине маломощности позволяет сэкономить на покупке мощных блоков питания.
SMD3528 выпускается монохромных цветов и не способна менять свою расцветку при работе.
SMD5050 имеет светодиоды размером 5мм на 5мм. Такие светодиоды уже могут заменить основное освещение, так как мощность всего одного элемента здесь 11-25 люмен.
Это будет давать световой поток равный 60 ваттной лампочке накаливания. Собственно потребление SMD5050 всего 15 Вт. Ширина ленты — 10мм.
Она примерно в 3 раза ярче чем SMD3528. Одно из главных ее преимуществ — способность менять цвета под управлением RGB контроллера.
SMD2835 выдает около 50 люмен на один чип. Отличается высокой ценой. Ширина — 8мм.
Высокая светоотдача имеет и обратную негативную сторону — нагрев поверхности. Без хорошего теплоотвода применять такую ленту запрещено.
В качестве него используйте алюминиевый профиль, желательно с матовым экраном. Он будет рассеивать свет, сглаживая слепящий эффект.
Светодиоды 2835 и 3528 очень похожи друг на друга, как их быстро различить? Дешевый чип 3528 имеет большую высоту, а дорогой и яркий SMD 2835 — имеет низкий профиль для лучшего охлаждения и отдачи тепла.
Лента SMD 5630 (5730)
Самый мощный чип 5630 (5730). У него светоотдача — 60 люмен.
Он еще больше требователен к охлаждению. Применяется в основном для подсветки дорогих интерьеров и в витринах не дешевых магазинов и бутиках.
Сравнение технических характеристик светодиодных лент SMD3528, 5050, 5630, 5730 сведенные в одну таблицу:
Количество светодиодов
Одно из отличий светодиодных лент между собой — это количество светодиодов. Когда вам в магазине говорят SMD 5050 на 60 диодов это означает, что в 1 метре ленты расположено 60 диодов. Бывают изделия на 30-60-72-90-120-180-240 диодов.
Мощность и яркость ленты
Тут все просто, чем больше смонтировано на ленте светодиодов и чем они больше по размеру, тем больше ее мощность. Самая маломощная — это SMD 3528 на 60 диодов. Ее мощность всего 4,8Вт.
Яркость светодиодной ленты пропорциональная ее мощности. Чем она мощнее, тем ярче будет светить. Только не путайте здесь зависимость от количества, и всегда обращайте внимание на размеры самих светодиодов.
Лента с 30-ью элементами может светить гораздо ярче, чем с 60-ью.
Степень защиты
Степень защиты ленты обозначается двумя латинскими буквами — «IP» и двумя цифрами после них.
Она не защищена от влаги, брызг и очень слабо защищена от механических воздействий. Открыты места пайки, контакты и т.д. Некоторые производители прописывают в документах IP33, но это также можно отнести к изделиям без защиты.
При попадании влаги на такую ленту может произойти замыкание и она перегорит.
На нее с верхней стороны нанесен защитный состав. Среди специалистов ее называют — лента в силиконе. На самом деле это не силикон, а эпоксидное покрытие. 
Эта светодиодная лента боится морозов, потому что ее защита при отрицательных температурах просто дубеет и становится жесткой и хрупкой.
Это уже вполне герметичное изделие. Такую ленту можно монтировать даже на улице. Она помещена в силиконовый чехол и не боится влаги и дождя.
Такая лента укладывается в П-образный силиконовый профиль и сверху заливается эпоксидным составом. Она способна выдержать даже помещение в воду. Часто применяется для подсветки в фонтанах или в ванной.
Ознакомившись со всеми характеристиками при следующем походе в магазин на вопрос продавца: «Какую вам светодиодную ленту нужно?» вы должны смело и со знанием дела ответить:
«Мне нужна светодиодная лента SMD 5050 на 60 диодов, со степенью защиты IP65 и чтобы ее световой поток был хотя бы на 1200 люмен».
Расшифровка названий
Что обозначают сокращения и аббревиатуры из цифр и букв в полном названии марок светодиодных лент:
Отличия дешевых и дорогих светодиодных лент
Самая «размытая» характеристика, но самая важная для вас — это класс качества ленты. Почему одни и те же экземпляры с одинаковым количеством светодиодов, мощностью, одной степени влагозащиты стоят совершенно разных денег?
Как отличить хорошую ленту от не качественной и в чем разница? Чтобы это понять нужно знать из чего состоит светодиодная лента.
Три ее главных компонента:
Несмотря на похожесть, у лент стандартного класса и у премиум лент отличается все, начиная от подложки. В премиум варианте в ее состав входит гораздо больше меди. Такая лента попросту толще.
Ее токопроводящая способность за счет этого гораздо выше, плюс она быстрее отводит тепло. К сожалению руками этого не ощутить, зато электронный штангенциркуль или микрометр помогут определить разницу толщины дешевой и дорогой ленты.
Разница светодиодов
Сам светодиод состоит из корпуса, в который помещены излучающие кристаллы-чипы. Все это сверху залито компаундом. Чипы в дешевых и дорогих лентах разные.
В чем отличия?
В недорогих лентах они меньшего размера и соответственно выдают меньший световой поток.
У качественных лент они золотые. В стандартных вариантах сделаны из сплавов. Со временем под воздействие люминофора или компаунда, нити из сплавов разрушаются. Поэтому и срок службы самого светодиода меньше
У элит класса он меньше воздействует на сами чипы и их контакт не сказывается на сроках службы светодиода.
Так называемая биновка. Это когда соседние светодиоды из-за разных кристаллов могут светить разным потоком и оттенками.
Как все это увидеть наглядно в магазине? К сожалению без подачи напряжения визуально этого не сделать. Но включив ленты параллельно одна возле другой можно увидеть разницу.
Будет казаться что премиум светодиод чуть-чуть большего размера. На самом деле это не так. И там и там могут быть SMD3528, но в качественном варианте просто чип большего размера. Из-за этого создается такое впечатление.
Но лучше всего смотреть не на сами светодиоды, а на освещенную ими поверхность. Светодиоды разных фирм могут иметь отличающиеся углы рассеивания (по стандарту должно быть — 120 градусов). Чип с меньшим углом (90-100 градусов) визуально вам покажется гораздо ярче, хотя по факту это будет не так.
Клеевая основа
У всех лент сзади подложки есть клейкое основание. У премиум это Scotch 3М. Причем там должна быть не только одна надпись 3М, но еще и маркировка в виде отдельных цифр.
Однако каким бы он качественным не был, но со временем и этот скотч отклеивается. А представьте если у вас все это дело спрятано за подвесным потолком?
Поэтому профессионалы советуют использовать для клейки светодиодных лент теплопроводящий клей или дополнительно поддерживать ее в нескольких точках маленькими хомутами-стяжками.
Влагозащита лент
Также отличается и влагозащищенное покрытие. Например эпоксидная защита у дешевых экземпляров со временем желтеет. Соответственно тускнеет световой поток.
Причем такая лента может пожелтеть даже без эксплуатации, просто лежа на хранении.
Кроме того, в таких изделиях происходит окисление контактов.
Недостатки дешевых светодиодных лент
В конечном итоге на что это отражается?
Светодиоды на недорогой ленте будут исправно служить примерно 1 год или полтора. Это если соблюдать все условия ее подключения.
Ленты элит класса работают без перебоев от 5 лет и выше. Главное создать ей хорошие условия для теплоотдачи.
domikelectrica.ru