Адресная светодиодная лента: принцип работы и применение

Светодиодная лента представляет собой продольную печатную плату, усиленную полимерным материалом для прочности. На ней размещаются RGB-диоды, а с одного конца подключены блок питания и управляющий контроллер. Минусом такой ленты при расположении в длину была невозможность изменения цвета и яркости отдельных ламп. Эту возможность добавили в адресной диодной ленте.

Отличия управляемой и обычной диодной ленты

Для всех подключаются в начале и действуют на все диоды одновременно. Контроллером можно регулировать яркость и цвет диодов, но все лампочки меняют эти показатели одновременно.

Адресные диоды предусматривают монтаж чипа управления на каждый элемент или группу. Это позволяет изменить цвет каждой лампы в диапазоне из 256 цветов. Возможности ограничиваются только уровнем конкретного блока управления.

Особенности функционирования адресных лент

Управляемые ленты часто подключаются к блоку питания на 5 В параллельным методом. Усовершенствованные модели имеют соединение по 3 диода на контроллер – это позволяет использовать питание на 12 или 24 В и увеличить количество светодиодов на метр и длину всей ленты.

Статичная лента загорается сразу при включении, но адресная начнет излучать свет только после управляющей команды. Также управляемые ленты имеют начало и конец платы, что учитывается при монтаже и подаче напряжения. Для определения места присоединения у платы бывают специальные стрелки, по направлению которых идет сигнал.

Применение

Учитывая варианты с защитой от пыли и влаги и возможность купить уменьшенные диоды, RGB-ленты используются во многих областях жизни. Так, обычные ленты применяются для освещения рабочих мест, подсветки рекламы, декора зданий для подчеркивания архитектуры в ночное время, при выращивании растений и т. д.

Управляемые светодиодные ленты расширяют возможности декора:

• Освещение банкетных залов можно выполнить особенно эстетичным, разделив площадь освещения на разные зоны с отдельными адресными лентами.
• В рекламе управляемые приборы поменяли подход к показу информации – появились пиксельные ленты, на которых строят рекламные экраны или бегущую строку. В этом исполнении контроллер более сложный, однако принцип работы прежний. Каждый диод с личным контроллером получает команды от головного процессора, который с помощью программного обеспечения отображает тексты и даже графические изображения на освещаемой площади.
• RGB-лента также является ключевым инструментом в создании интересного и футуристичного дизайна. Светящиеся натяжные потолки становятся особенностью многих интерьеров.

Типы LED

Для изготовления адресных лент применяют два вида чипов с индексами WS2811 и WS2812B:

• Первый чип ставится на каждый диод, но при этом вся лента работает под напряжением 5 В.
• Чип WS2812B устанавливается для питания одновременно 3 диодов и позволяет подавать на ленту 12 вольт.

Чипы на 12 В достаточно миниатюрные, чтобы их можно было размещать внутри корпуса и размещать значительно плотнее на активной площади. Также на рынке есть чипы WS2818, которые работают под напряжениями от 12 до 24 В.

У первых моделей адресных лент одна особенность. Подключаются диоды параллельно, но данные для управления от контроллера передаются последовательно. То есть каждый индивидуальный контроллер принимает сигнал, обрабатывает его, выполняет команду и только потом передает необходимый для работы сигнал следующему по цепи контроллеру. Если выходит из строя один элемент цепи, то все последующие диоды перестают реагировать на команды.

Однако эта проблема решена в чипе WS2813, который имеет дополнительную шину для передачи данных и позволяет игнорировать неисправный элемент.

Подключение

Монтаж светодиодной ленты с функцией управления должен предусматривать три точки подключения – 2 для питания и 1 для команд управления. Контакты с маркировкой GND+5V или GND+12V подключаются к блоку питания ленты. Третий контакт имеет надпись DIN – это управляющий канал ленты digital input. DIN подключается к контроллеру, который чаще всего представлен чипом Arduino. Для правильной работы ленты должны быть соединены все контакты. При использовании чипов с резервным каналом данных у ленты будет 4 контакта, 2 из которых управляющие.

Чтобы исключить помехи и ложные команды, лента и блок управления соединяются через конденсаторы. Для 5 В это конденсатор 6,3 В на 1000 мкФ на диоды и 470 мкФ на контроллер. При этом конденсатор контроллера должен иметь сопротивление 200-500 Ом.

Питание нужно подбирать таким образом, чтобы его хватило на всю длину ленты из расчета 0,012 А на 1 цвет диода или 0,036 А на 1 диод при максимальной яркости.

Что не нужно делать с диодной лентой

Питается лента от 2 контактов – остальные передают сигнал. Если тока не будет хватать, то лента начнет запитывать его через DIN-канал, не предназначенный для питания, и выведет его из строя. Последствия:

• перегорит один или несколько диодов;
• сгорит контроллер питания на Arduino;
• выйдет из строя шина DIN по всей ленте.

При ручном или импровизированном управлении лентой нельзя подключать контроллер через USB, так как его питание также требует достаточного тока. Если USB-порт был нагружен более чем на 500 мА, то он выходит из строя. А если отключить контроллер при включенной ленте, есть риск загорания всех диодов на ленте и поломки из-за перегрузки контактов блока управления.

Чтобы избежать проблем, рекомендуется приобретать заводские решения от брендовых фирм. Такие ленты точно будут работать без перебоев и риска поломки.

Адресная диодная лента – интересное решение для повседневных и профессиональных задач. Преимущества светодиодного освещения перед обычным позволяют выполнить сложные задачи с неожиданными и красивыми результатами, применяя LED на любых поверхностях и под различными углами.