Adresovateľné Digitálne Pixel LED pásy

Adresovateľné LED pásy sú revolučným krokom v technológii LED, ponúkajú individuálnu kontrolu nad každým LED čipom alebo skupinou LED čipov a otvárajú Vám, tak svet možností prispôsobenia a kreativity. Na rozdiel od tradičných LED pásov, kde môžete ovládať iba celý pás ako jeden celok, adresovateľné LED diódy (čipy) umožňujú vytvárať zložité vzory, animácie s rôznym spektrom farieb pre každú LED diódu (čip) osobitne. Táto funkcia ich robí neuveriteľne populárnymi pre osobné aj profesionálne projekty osvetlenia.

Čo je to adresovateľný (digitálny, pixel) LED pás?

Adresovateľný LED pás je flexibilná doska s plošnými spojmi (DPS) vybavená LED diódami (čipmi), ktoré môžete ovládať individuálne. To znamená, že každá LED dióda – alebo malá skupina LED diód – môže zobrazovať inú farbu alebo jas v rovnakom čase ako ostatné na rovnakom páse. „Adresovateľná“ časť sa týka schopnosti ovládať farbu a jas každej LED samostatne vďaka integrovanému obvodu (IC) zabudovanému do každého LED čipu alebo pripojenému ku každej skupine LED čipov. Táto funkcia ich odlišuje od tradičných LED pásov, kde celý pás zobrazuje jednu farbu a jeden jas naraz.

Adresovateľné LED pásy prichádzajú v rôznych formách, vrátane rôznych dĺžok, hustoty LED (počet LED diód na meter) a farebných možností, od RGB (červená, zelená, modrá) po RGBW (červená, zelená, modrá, biela) pre pridané možnosti miešania farieb a bieleho svetla. Flexibilita v ovládaní a prispôsobení je dôvodom, prečo sú obľúbené pre mnohých domácich kutilov, dizajnérov osvetlenia a každého, kto chce svojim riešeniam osvetlenia dodať osobitný charakter.

Kúzlo adresovateľných LED pásov je v ich programovateľnosti. So správnym ovládačom a softvérom (ako napríklad Madrix), môžete vytvárať oslnivé dynamické efekty, jemné náladové osvetlenie alebo dynamické efekty pre herné nastavenia, architektonické prvky a ďalšie. Či už plánujete komplexný komerčný projekt alebo iba svoj domov či záhradu, adresovateľné LED pásy ponúkajú všestranné a živé riešenie.

Ako funguje adresovateľný LED pás?

Pre správne fungovanie adresovateľného LED pásu sú potrebné nasledovné komponenty:

• LED diódy (čipy)
• Integrovaný obvod (IC)
• Doska s plošnými spojmi (DPS)
• Napájací zdroj
• Riadiaca jednotka

Pochopenie toho, ako fungujú adresovateľné LED pásy, je kľúčom k využitiu ich plného potenciálu. Každá LED dióda na adresovateľnom páse je pripojená k mikrokontroléru (IC čipu), ktorý prijíma a spracováva signály na ovládanie farby a jasu jednotlivých LED diód alebo skupín LED diód. To sa dosahuje prostredníctvom digitálnych komunikačných protokolov ako je SPI (Serial Peripheral Interface), alebo DMX512 (digitálny multiplex), ktoré posielajú pokyny LED diódam o tom, ktorá farba sa má zobraziť a kedy.

Srdcom funkčnosti adresovateľného LED pásu sú jeho integrované obvody (IC). Tieto integrované obvody sú naprogramované s jedinečnými adresami, ktoré zodpovedajú ich polohe na páse. Keď odošlete príkaz cez kompatibilný ovládač, IC interpretuje pokyn a podľa toho zmení farbu a jas LED diódy. To umožňuje presné ovládanie a synchronizáciu komplexných svetelných efektov naprieč celým pásom.

Programovanie adresovateľných LED pásov je možné vykonať prostredníctvom rôznych softvérových platforiem, ktoré ponúkajú celý rad zložitostí od jednoduchých zmien farieb až po zložité animácie. Pre technicky zdatných a kreatívnych jednotlivcov to znamená možnosť navrhovať vlastné svetelné efekty prispôsobené špecifickým potrebám alebo náladám. Či už ide o nastavenie atmosféry na párty, vytvorenie pohlcujúceho herného zážitku alebo pridanie dynamického osvetlenia do umeleckých inštalácií, možnosti sú prakticky nekonečné.

Stručne povedané, kombinácia adresovateľnej technológie, integrovaných obvodov a digitálnych komunikačných protokolov umožňuje týmto pásom LED vykonávať širokú škálu svetelných displejov, čo z nich robí všestranný nástroj v aplikáciách dekoratívneho aj funkčného osvetlenia.

Typy adresovateľných LED pásov

Adresovateľné LED pásy sa dodávajú v rôznych typoch, z ktorých každý je navrhnutý tak, aby vyhovoval rôznym potrebám a preferenciám. Medzi najobľúbenejšie patria adresovateľné LED pásy typu DMX512 a SPI, z ktorých každý má jedinečné vlastnosti a rôzne sa ovláda. Pochopenie týchto rozdielov je kľúčové pre výber správneho typu pre Vás alebo Váš projekt.

• DMX 512

DMX512 (digitálny multiplex) je štandard pre digitálne komunikačné siete, ktoré sa bežne používajú na ovládanie scénického osvetlenia a efektov. DMX512 adresovateľné LED pásy sú známe svojou spoľahlivosťou a sú široko používané v profesionálnych prostrediach, ako sú divadlá, koncerty a kluby. Zvládnu veľké vzdialenosti medzi kontrolérom a LED pásom bez degradácie signálu, vďaka čomu sú ideálne pre veľké inštalácie.

•  SPI

SPI (sériové periférne rozhranie) adresovateľné LED pásy sú obzvlášť vhodné pre domáce použitie a menšie inštalácie, kde nie sú potrebné zložité riadiace systémy. Dajú sa ľahko ovládať pomocou rôznych riadiacich jednotiek s prednastavenými efektami a možnosťou ovládanie cez mobil alebo diaľkovým ovládačom.

SPI adresovateľné LED pásy môžu byť ďalej rozdelené na základe ich typu signálu a funkčnosti:

1. Jednosignálové adresovateľné LED pásy: Tieto pásy vyžadujú iba jeden dátový signál na ovládanie LED diód, čo uľahčuje ich programovanie a pripojenie.
2. LED pásy s duálnym signálom: Tieto ponúkajú zvýšenú spoľahlivosť prostredníctvom záložnej dátovej linky. Ak jedna linka zlyhá, druhá môže udržiavať riadiaci signál, čím sa znižuje riziko zlyhania osvetlenia.
3. Adresovateľné LED pásy s obnovením na bode zlomu: Tieto pásy môžu pokračovať v prenose údajov, aj keď jedna LED zlyhá, čím sa zabezpečí, že celý pás zostane funkčný.
4. Dátový signál s hodinovým signálom: Tento typ adresovateľného LED pásu obsahuje okrem dátového signálu aj hodinový signál, ako napríklad SK9822 a APA102. Pridanie hodinového signálu umožňuje presnejšiu kontrolu nad načasovaním prenosu údajov, čo môže byť výhodné najmä v prostrediach, kde môže byť narušená integrita signálu alebo kde sa vyžaduje vysokorýchlostný prenos údajov.

Výber medzi adresovateľnými LED pásmi DMX512 a SPI závisí od rozsahu Vášho projektu, požadovanej spoľahlivosti a úrovne pohodlia pri programovaní a elektronike. Oba typy ponúkajú jedinečné výhody, či už vytvárate dynamické osvetlenie pre verejné miesto alebo experimentujete s vlastnými svetelnými efektmi doma.

Ktorú komunikáciu si vybrať – DMX512 alebo SPI?

Pri rozhodovaní medzi DMX512 a SPI adresovateľnými LED pásmi pre Váš projekt je nevyhnutné pochopiť aké výhody a úskalia prináša konkrétny komunikačný protokol. Obidva protokoly ponúkajú jedinečné výhody, ale ich rozdiely môžu výrazne ovplyvniť prevedenie a výkon Vášho osvetlenia.

DMX512 je uznávaný pre svoju robustnosť a schopnosť zvládnuť zložité nastavenia osvetlenia na veľké vzdialenosti bez straty signálu. Vďaka tomu je základom v profesionálnych prostrediach, kde je spoľahlivosť prvoradá. Je navrhnutý pre riadenie v reálnom čase, schopný riadiť veľké inštalácie s mnohými svietidlami vrátane adresovateľných LED pásov.

SPI sa vyznačuje svojou jednoduchosťou a flexibilitou, najmä v menších projektoch alebo tam, kde má používateľ priamu kontrolu nad programovaním alebo zmenou nastaveného efektu. Je obľúbený najmä medzi domácimi majstrami.

Pre ďalšie objasnenie rozdielov je tu pre vás vytvorená jednoduchá tabuľka:

Pixel adresovateľného LED pásu

„Pixel“ označuje najmenší ovládateľný prvok pásu. Pochopenie zloženia pixelov týchto pásov je kľúčové pre každého, kto chce vytvoriť detailné a dynamické svetelné efekty. Pixel sa môže líšiť v závislosti od napätia a konštrukcie LED pásu. Vo všeobecnosti platí:

• 5V LED pásy - jedna LED dióda = jeden pixel, ktorý ponúka individuálnu kontrolu nad farbou a jasom tejto LED
• 12V LED pás – môže byť pixel buď jedna LED alebo pozostávať z troch LED zoskupených do jednej ovládateľnej jednotky = jeden pixel.
• 24V LED pásy – šesť LED diód = jeden pixel.

Ako vypočítať maximálnu dĺžku adresovateľného LED pásu

• DMX512

Riadiace jednotky DMX512 sú navrhnuté tak, aby zvládli ovládať 512 kanálov (adries). Výpočet teda pozostáva z niekoľkých krokov. Najprv je potrebné určiť koľko adries je potrebných pre ovládanie jedného pixelu, kde platí, jedna adresa = jedna farba. Keď budeme mať pixel zložený z RGB LED diód budeme potrebovať 3 adresy pre jeden pixel, pri RGBW to budú 4 adresy pre jeden pixel. Ako druhé potrebujeme vedieť koľko pixelov sa nachádza na 1 metre LED pásu. Vzorec pre výpočet potom bude vyzerať nasledovne:

3 (adresy na pixel) x 10 (pixelov na 1 meter) = 30 (adries na 1 meter LED pásu)

512 (adries na riadiacu jednotku) / 30 (potrebných adries na 1 meter LED pasu) = 17 metrov (maximálna dĺžka LED pásu)

• SPI

Výpočet pre SPI adresovateľné LED pásy je priamočiarejší. Jednoducho skontrolujte maximálny počet pixelov, ktoré Váš ovládač podporuje, a potom ho vydeľte počtom pixelov na meter na vašom LED páse, aby ste zistili maximálnu dĺžku pásu, ktorú dokáže ovládať.

1024 (počet pixelov na riadiacej jednotke) / 60 (pixelov na 1 meter LED pásu) = 17m (maximálna dĺžka LED pásu)

Frekvencia PWM IC

 Frekvencia PWM (Pulse Width Modulation) integrovaného obvodu (IC) sa vzťahuje na rýchlosť, ktorou môže IC zapínať a vypínať svoj výstup na ovládanie jasu LED diódy alebo rýchlosti motora. Frekvencia sa meria v Hertzoch (Hz), čo udáva počet cyklov za sekundu. Vyššia frekvencia PWM je obzvlášť dôležitá v osvetľovacích aplikáciách, ako sú napríklad adresovateľné LED pásy, pretože znižuje pravdepodobnosť blikania, ktoré môže byť detegované ľudským okom alebo zachytené videorekordérmi. Keď je frekvencia PWM dostatočne vysoká, cyklovanie zapnutia a vypnutia LED prebieha tak rýchlo, že vizuálna perzistencia ľudského oka to vníma ako nepretržitý zdroj svetla bez blikania. To je kľúčové nielen pre vytvorenie stabilného a pohodlného svetelného prostredia, ale aj pre zabezpečenie toho, aby videozáznamy v blízkosti týchto svetiel nezachytávali rušivé alebo neprofesionálne vyzerajúce blikajúce efekty. Preto je výber integrovaných obvodov s vyššou frekvenciou PWM nevyhnutný pre aplikácie vyžadujúce plynulé stmievanie alebo efekty zmeny farieb a na predchádzanie blikaniu pri fotografovaní a natáčaní videa.

Typy IC čipov

DMX512 je medzinárodný štandardný protokol. Rôzne typy integrovaných obvodov DMX512 môžu mať rôzny výkon, ale podporované protokoly sú rovnaké, čo znamená, že rovnaký ovládač DMX512 môže ovládať rôzne typy integrovaných obvodov DMX512. SPI však nie je medzinárodný štandardný protokol. Integrované obvody SPI vyrábané rôznymi výrobcami podporujú rôzne protokoly, čo znamená, že s rôznymi ovládačmi SPI môže byť potrebné použiť rôzne integrované obvody SPI. Nižšie uvádzam bežné modely IC na trhu.

DMX512 adresovateľný LED pás: UCS512, SM17512

SPI IC je rozdelený na:

• Vstavaný IC
• Externý IC
  • Rozdelené sú ďalej na:
    • S obnoveným prenosom na bode prerušenia
    • S obnoveným prenosom bez bodu prerušenia
    • S hodinovým signálom
    • Bez hodinového signálu

Vstavané modely s IC adresovateľným LED pásom SPI sú: WS2812B, WS2813, WS2815B, SK6812, SK9822, APA102, CS2803, CS8812B

Externé modely s IC adresovateľným LED pásom sú: WS2801, WS2811, WS2818, UCS1903, TM1814, TM1914, TM1812, CS8208, CS6816, CS6814, LPD8806

S funkciou obnovenia prenosu na bode prerušenia znamená, že keď zlyhá iba jeden IC, signál môže byť stále odovzdaný nasledujúcim IC.

Modely IC s adresovateľným LED pásom SPI s funkciou obnovenia prenosu na bode prerušenia sú: WS2813, WS2815B, CS2803, CS8812B, WS2818, TM1914, CS8208

Modely IC s adresovateľným LED pásom SPI bez funkcie obnovenia prenosu na bode prerušenia sú: WS2812B, SK6812, SK9822, APA102, WS2801, WS2811, UCS1903, TM1814, TM1812, CS6816, CS6814, LPD8806

Modely IC s hodinovým signálom: SK9822, APA102, WS2801, LPD8806

Modely IC bez hodinového signálu: WS2812B, WS2813, WS2815B, SK6812, CS2803, CS8812B, WS2811, WS2818, UCS1903, TM1814, TM1914, TM1812, CS8208, CS6816

Schémy zapojenia najpoužívanejších LED pásov s IC: 

SPI LED pás so zapojením iba dátového signálu:

SPI LED pás so zapojením s dátovým signálom a hodinovým signálom:

SPI LED pás so zapojením s dátovým signálom a bodom obnovenia po prerušení: