Виды адресной светодиодной ленты

RGB (Red, Green, Blue) лента - это разноцветная светодиодная лента с четырьмя контактами: R, G, B и +. Для управления этой лентой используется контроллер, который "решает" какое напряжение подать на какой канал в зависимости от цвета, который вы выбрали. Если он, например, подаст питание поровну на "синий" и "зеленый" канал, мы должны увидеть желтый. В основном RGB ленты делают на основе диодов 2835 и 5050. Однако SMD 2835 - лишь симуляция RGB, в которой красный, синий и зеленый диод чередуются и якобы получается RGB. Внешне это очень напоминает обычную гирлянду (см картинку ниже). 

Лента RGB 2835 

5050 при включении "белого" режима.

Лента SMD 5050 более современна. Внутри каждого диода совмещены красный, зеленый и синий кристаллы. Контроллер подает большее или меньшее напряжение на соответствующий канал в зависимости от команды, и в итоге диоды могут светить не только красным-синим-зеленым, но и их смешением: розовым, оранжевым, фиолетовым и т.д.  

Если лента 5050 такая современная, зачем нужны адресные ленты? Самая главная проблема обычной ленты в том, что у нее все диоды одинаково реагируют на сигналы контроллера. Выбрали оранжевый - контроллер подал питание на соответствующие каналы и вся лента начала светить оранжевым. Выбрали красный - вся лента загорелась красным и т.д. Никаких эффектов "бегущей волны", эквалайзера, разных бегающих друг за другом цветов не получится.  

Адресная лента решает эту проблему. Она считается "умной", т.к. управляется не просто через изменение напряжения на контактах. В ней для каждого светодиода установлен свой микроконтроллер (например, чип ws2812b). Это позволяет при помощи контроллера или платы ардуино передать каждому диоду отдельную команду регулируя его цвет и яркость. В конечном итоге можно создать очень интересные эффекты, целые световые шоу и даже собственный экран! 

Какая разница между адресной лентой WS2811 от WS2812b и что из них лучше? Попробуем разобраться. Визуально WS2811 от WS2812 можно отличить по размерам самого чипа (см фото ниже). У ленты WS2811 этот чип большой, размером почти с сам диод, ставится через каждые три светодиода. Чип ленты WS2812b маленький, едва различимый и выглядит он как черная точка на диоде. Устанавливается чип ws2812b в каждый светодиод (то есть их количество в три раза больше, чем на ленте WS2811, но мы к этому еще вернемся). 

Помимо визуальных различий адресная лента WS2812b отличается от WS2811 и по характеристикам:

Напряжение: Как указанно выше, лента WS2812 имеет рабочее напряжение 5 вольт, а WS2811 - 12 вольт. В плане подключения 12в удобнее и проще (проще найти блоки питания), но зато рабочее напряжение 5v идеально подходит для работы с Arduino.

Кратность управления: У ленты WS2811 один пиксель равен трем диодам, это значит, что управление происходит по три диода сразу. Это смазывает анимацию, делает ее более "дерганной". Однако, если наблюдатель находится на некотором расстоянии (например не ближе чем несколько метров), то разницы практически не видно. В отличие от WS2811 WS2812 управляет каждым диодом по отдельности, что более приятно смотрится особенно вблизи.

Кратность резки: Лента WS2812b режется кратно одному диоду, а WS2811 - кратно трем. Это напрямую связанно с кратностью управления.

Скорость передачи сигнала: Чип WS2812b в несколько раз быстрее реагирует на команды, что делает анимацию более плавной. Это особенно важно, когда лента интерактивна (например, используется для цветомузыки, или для сенсорного стола как у канала Лихой топор).

Цена: Самая дорогая часть адресной ленты - это ее микроконтроллер (чип). В случае с WS2811 для работы 1 метра ленты с 60 диодами на метр требуется 20 чипов (по 1 на каждые 3 диода), а в случае с WS2812b - 60 чипов (1 диод = 1 чип). Это приводит к тому, что лента WS2812b более дорогая в пересчете на метр, чем WS2811. Примечательно, что если считать цену за 1 чип, то получится, что WS2812b даже дешевле своего предшественника.

Ws2811 (слева) и ws2812b (справа).

Благодаря дешевизне ленту WS2811 на 12v до сих пор часто ставят в клубы, на фасады зданий и сцены для масштабных световых шоу. Тем не менее, если вам важна большая четкость анимации, или расстояние от ленты до наблюдателя небольшое, то лучше использовать более совершенную модель WS2812В.

Несмотря на то, что WS2812b - одна из самых популярных адресных лент на рынке, у нее есть два существенных недостатка: низкое напряжение и один канал данных (один канал данных и у ленты WS2811). Напряжение 5V очень неудобно, когда нужно подключить больше 5 - 10 метров. Это связанно с падением и без того низкого напряжения. Один канал данных DAT приводит к тому, что при повреждении этого канала на любом отрезке ленты вся дальнейшая линия отключится. То есть если, например, ударить по светодиоду WS2812b молотком (хотя зачем это делать?), то вся лента после этого диода отключится. 

Чипы WS2813, WS2815 и WS2818 предлагают решение одной или обеих этих проблем. 

В отличие от WS2812b у WS2813 два канала данных: основной и дополнительный и в каждом диоде они дублируются. То есть, если у вас повредился один диод, то следующие будут продолжать работать. Это делает адресную ленту WS2813 более надежной, что очень важно, если вам в случае проблем будет не легко достать и починить / заменить ленту. Например, когда лента вмонтирована в натяжной потолок. Также WS2813 может похвастаться еще более быстрой передачей данных. Однако у ленты WS2813 все то же "неудобное" в некоторых случаях напряжение 5V.

Адресная лента WS2815 - одна из самых совершенных из представленных на рынке, ее рабочее напряжение 12V и есть дополнительный канал данных. Таким образом она решает обе основные проблемы WS2812b. Ее удобно монтировать и она почти никогда не ломается.

Однако из-за высокой стоимости WS2815 используется, в основном, для коммерческих проектов, где важна стабильность работы и где требуется подключать в линию много ленты.

Чип WS2818 также работает от напряжения 12V и обладает дополнительным каналом данных. Кроме того адресная лента WS2818 стоит дешевле, чем WS2813 или WS2815. Ее главным изъяном является то, что она управляется кратно трем диодам (как WS2811). Это сужает потенциальный круг использования. Обычно лента WS2818 применяется на улице или там, где наблюдатель не будет находиться вплотную к ленте (потому, что анимация выглядит более "смазанной"). Отсюда и меньшая стоимость: меньше чипов - дешевле лента.

5. Принцип работы адресной светодиодной ленты

Адресная лента поделена на сегменты по одному пикселю (чипу), каждый из которых имеет повышающий помехоустойчивость конденсатор. Все светодиоды питаются от сети параллельно, то есть на каждом отрезке свои +5В/+12V, в то время как передача данных осуществляется последовательно, от одного участка другому. Именно поэтому, как уже говорилось выше, если у адресной ленты ws2811 и ws2812b выходит из строя один светодиод, то все последующие перестают работать. 

Еще одной важной особенностью адресной ленты является то, что проверить ее работоспособность на месте без контроллера невозможно. Без команды чип не включит диод даже если вы подадите питание. Варианта тут два: либо заказывать ленту сразу с контроллером, либо прийти проверять ее со своим. Тем не менее, брак у этой ленты встречается крайне редко (меньше, чем на 1 из 1000 метров), и в случае брака наш магазин меняет ленту без проблем (о таких случаях можно найти отзывы как у нас на сайте, так и на других площадках). Обычно адресная лента управляется при помощи готовых контроллеров, на которых записана программа либо с использованием плат Ардуино, Wemos и т.д.  

Как видно на фото выше, адресная лента имеет направление, то есть начало (DIN, +5V/+12V, GND) и конец (DO, +5V/+12V, GND). Направление указано стрелками, чтобы проще было ориентироваться. Подключать необходимо начало ленты (с той стороны откуда идет стрелочка), то есть DIN, иначе лента работать не будет. Коннектор со стороны DO (Data output) используется, чтобы подключить следующий отрезок ленты. Дополнительный канал данных у ленты WS2813, WS2815, WS2818 можно не подключать к контроллеру, на работоспособность это не повлияет (т.к. начиная с первого диода данные будут дублироваться на оба канала данных).

Arduino – это плата с микроконтроллером, которая позволяет управлять светодиодами в зависимости от загруженной в нее программы. Обычно для работы с Ардуино используется лента напряжением 5V, то есть WS2812b или WS2813.

• +5V и GND параллельно подключаются к блоку питания и к Arduino, а контакт DIN - через резистор к Arduino. Сопротивление резистора должно быть 100-500 ом. 
• Провода для подключения ленты лучше брать сечением 1.5 квадрата и выше. Это связанно с падением напряжения, которое весьма ощутимо при работе с низковольтным оборудованием. Особенно это актуально, если у вас расстояние от блока до ленты и контроллера больше метра. Чем длиннее расстояние - тем толще нужны провода. 
• К контроллеру / плате arduino обязательно нужно подключить не только контакт данных DIN, но и GND. В противном случае лента работать не будет. 
• Если у вас в линии более пяти метров ленты, рекомендуется подвести к ней питание напрямую от блока питания. Это связанно с тем же падением напряжения. Благо в начале ленты всегда выведены два дополнительных контакта питания. (см. белый и синий провод на фото выше) 

 Наиболее популярные библиотеки для работы с адресными лентами - FastLED и Adafruit NeoPixel, внутри которых уже есть готовые скетчи, а также на их основе можно самостоятельно создать световые эффекты. Для успешного творчества важно запомнить два параметра: NUM_LEDS - количество светодиодов в ленте и PIN – номер порта для передачи данных (к которому мы подключили контакт DIN). В Adafruit это выглядит так:

 6. Сферы применения. 

Адресные светодиодные ленты стоят дороже обычных LED-лент, поэтому чаще всего их устанавливают там, где обычная подсветка не справляется. 

• Яркие полноцветные модули для светодиодных табло и видеовывесок. 

• Светильники, управляемые по принципу soft lights, что в дословном переводе значит «мягкий свет». Это плавный переход от цвета к цвету или между режимами яркости. 

• Декоративная подсветка. Яркие, насыщенные адресные светодиодные ленты создают не только необходимую иллюминацию, но и служат в качестве динамичной подсветки, например, в такт музыке или просто в определенном заданном режиме. 

• Привлекающая внимание реклама или светодиодные инсталляции на концертах и выставках. 

Это лишь основные сферы применения. Адресная светодиодная лента широко распространена и на бытовом уровне: в качестве подсветки автомобилей, аквариумов, новогоднего украшения и дизайна помещений. Если вы планируете реализовать проект с адресной лентой, то в нашем магазине вы можете купить адресную ленту ws2812b, ws2813, ws2815 и других видов !