Что такое адресная светодиодная лента и как она работает

Доступен широкий ассортимент светодиодных лент для освещения и подсветки. Их можно использовать для создания различных световых эффектов. Однако у них есть существенный недостаток — вся поверхность полосы может светиться только одним цветом. Это касается всех типов лент RGB. Цвет и яркость выбираются контроллером по заранее заданному алгоритму или вручную. Таким образом, невозможно реализовать такие эффекты, как бегущий огонь, легкая музыка или «эквалайзер». Для создания таких эффектов используется адресная светодиодная лента. Ниже мы расскажем, как работает этот вид полосок.

  • Устройство и назначение
  • Принцип действия
  • Область применения
  • Способы подключения адресной ленты
  • Предложение

Устройство и назначение

Адресная светодиодная лента представляет собой полосу из светодиодов RGB LED со встроенными схемами индивидуального контроля параметров освещения, как показано на фото ниже.

А на следующем снимке вы можете увидеть обычную полосу RGB.

Если драйвер ленты RGB управляет цветом всей линии, которая к нему подключена, основное различие между лентами состоит в том, что цвет и интенсивность каждого светодиода

лямки регулируются индивидуально (отдельно для каждой)

.

Где такая особенность? На самом деле сфера применения практически безгранична:

  • индивидуальное управление каждым светодиодом позволяет создавать большие светодиодные экраны, например, для рекламных щитов;
  • получение полноцветных модулей для архитектурной подсветки
  • оформление витрин, выделение аквариумов и бассейнов
  • Создавайте динамические фоны для телевизоров и мониторов (например, Ambilight в продуктах Philips) и т. Д .;
  • Создавайте красочную музыку в сочетании с подсветкой на потолке в комнате или в салоне автомобиля.

Поскольку адресные полосы позволяют создавать любые световые эффекты и управлять каждым светодиодом отдельно, их иногда называют «интеллектуальными».

Принцип работы

В простую ленту RGB обычно монтируют RGB-светодиоды типа 5050, которые фактически состоят из трех кристаллов (красного, зеленого и синего), размещенных в одном корпусе.

В адресной строке также используются светодиоды в корпусе 5050, но они отличаются тем, что имеют 4, а не 6 контактов. В том же корпусе находятся светоизлучающие кристаллы и микропроцессор, который управляет их освещением, как показано красной стрелкой.

Для подачи питания все диоды в ленте включены параллельно, а линии управления — последовательно. Расположение выводов адресной планки следующее: контакты + 5V и GND отвечают за питание, контакт DO — за выход управляющего сигнала, а контакт DI — за вход.

Система управления, или просто контроллер, отправляет цифровые сигналы, каждый из которых содержит команду с данными о яркости каждого из цветов (красного, синего и зеленого), благодаря которым генерируются желаемый тон и яркость. Как и в поезде, данные проходят через каждый сегмент ленты от предыдущего к следующему, то есть последовательно.

Наиболее распространенными двумя моделями с разными контроллерами являются ws2812b и ws2811. Их главное отличие в том, что продукты с микросхемами ws2811 питаются от напряжения 12 В, но микросхема размещается не внутри светодиода, а отдельно и управляет сегментом из трех светодиодов. В моделях с ws2811 возможно управление не каждым диодом, а каждым сегментом из трех диодов одновременно, что несколько ограничивает применение.

Принцип управления не слишком сложен:

  • Управляющий сигнал отправляется на полосу в виде небольших «пакетов» цифровых импульсов длиной 24 бита. Драйвер получает этот сигнал и подает определенное напряжение на светодиоды для получения желаемого цвета.
  • Напомним, что в случае WS2812b драйвер встроен в светодиод, и управляющий сигнал управляет каждым светодиодом отдельно, а в случае WS2811 драйвер является общим для сегмента из трех светодиодов. Благодаря этому есть возможность задать параметры свечения для каждого сегмента отдельно.
  • В этом случае первый контроллер принимает первый 24-битный командный пакет, второй 24-битный командный пакет получает второй чип и так далее. Каждые последующие 24 битакоманда отправляется каждому последующему контроллеру, и нумерация пакетов такая же, как и нумерация контроллеров.
  • Таким образом, каждый контроллер управляется индивидуально. Если один из блоков неисправен, например, второй, горит только первый светодиод. Остальные не загорятся, потому что нет управляющего сигнала.

При создании уникальных эффектов следует использовать не готовые контроллеры, а различные микроконтроллеры. Также в сети много проектов, использующих Arduino (микроконтроллеры из семейства AVR). Схема подключения к нему проста, ниже на примере контроллеров WS2812b.

Но желательно пропускать управляющий сигнал через резистор 200-400 Ом, чтобы закрепить вывод Arduino.

Устройство представляет собой программируемый микроконтроллер из семейства AVR, с предварительно смонтированной платой, источником питания и системой программирования через USB. Вводя в него различные программы, можно получить неограниченное количество комбинаций и чередования цветов. Это позволяет создавать неограниченное количество вариантов подсветки. Широкое распространение ограничено относительно высокой стоимостью по сравнению с обычными светодиодами.

Сфера применения

В настоящее время стоимость этих полосок снижается, а их популярность растет. Со спросом спектр приложений расширяется. Они используются для создания различных цветовых эффектов, таких как волна, огонь, различные огни для телевизора, компьютера, подсветка материнской платы, дизайн рюкзака и т. Д.

Возможность писать программы самостоятельно позволяет получить дополнительные возможности изменения цвета, мерцания или мерцания. Его можно использовать для оформления окон или освещения лестницы. Для более эффектного эффекта совместите режимы освещения с яркой музыкой.

Вы также можете создать неповторимый облик своему дому, прикрепив его по периметру фасада. Промышленность производит ленты не только для внутреннего использования, но и для наружного использования. Для этого подходят изделия с классом защиты IP65-IP68. Светодиодные ленты часто используются для создания цветного освещения и в автомобилях.

Способы подключения адресной ленты

В отличие от светодиода RGB, простое приложение напряжения к адресуемой полосе никуда не приведет. Для проверки его работы необходимо специальное программируемое устройство.

Однако, если вы просто положите руку на информационный контакт (DI), загорятся первые несколько модулей. Драйверы будут воспринимать наведенный шум как управляющий сигнал.

Невозможно полностью протестировать без Arduino или контроллера. Для удобства подключения адресная светодиодная лента имеет начало и конец. Стрелки указывают направление сигнала. Вы не можете изменить начало и конец. Полоса состоит из 60 модулей. Небольшой сегмент (до 5 светодиодов) можно запитать от самой платы Arduino, но для подключения полосы максимальной длины потребуется дополнительный блок питания.

На рисунке ниже показана схема подключения блока управления к планке с дополнительным питанием.

Как упоминалось выше, для создания необходимого светового эффекта используется Arduino. А еще нужна специальная программа, в народе называемая «скетч». Самостоятельно написать это несложно, но можно использовать уже существующие, например, можно использовать проекты блогера Алекса Гайвера.

В Интернете можно найти нужные эскизы. Для этого вы можете скопировать напечатанный на ленте QR-код и использовать его для выбора необходимого протокола.

Вы также можете использовать библиотеки. Например FastLED и Adafruit NeoPixel, внутри библиотек есть скетчи. На их основе можно создавать свои уникальные варианты. Осталось только подключить Arduino к компьютеру и загрузить скетч в память. После этого можно смонтировать и включить систему освещения.

Заключение

Адресная светодиодная лента доступна в нескольких вариантах, как в виде традиционной ленты, так и в виде жестких модулей в виде полосы или круга. Однако вы можете купить не только различные адресные светодиодные ленты, но и различные модификации Arduino. С их помощью создать несложноэффект бегущего огня, использующий принцип работы сдвигового регистра.

На «алиэкспресс» можно купить другой тип светодиода, питаемый напряжением 12 В. В них используются контроллеры WS2815 или WS2813.Если вы используете контроллер ESP8266 вместо arduino, вы можете управлять им по протоколу Wi-Fi.Принцип работы и схема подключения приведены в прилагаемой инструкции.