Heute kam mein Paket…

…mit einem 4m langen RGB-LED-Streifen inklusive 240 integrierter LED-Controller bei mir an. Diesen habe ich über ebay bei kt-electronic bestellt. (4m 240 RGB LED Strip schwarz mit WS2812B 5050 SMD LEDs /WS2811 Controller WS2812B für € 79,00 zuzüglich 1,90 Versand).

Der 4m lange schwarze RGB-LED-Steifen ist mit immerhin 60 leuchtstarken 5050er LEDs pro Meter bestückt, in Summe also 240 LEDs bei 4m Länge. In jeder LED befindet sich bereits ein integrierter Controller. Der Streifen kann nach jeder LED problemlos aufgetrennt oder auch wieder zusammengelötet werden.

Dieser RGB-LED-Streifen hier hat gegenüber seinem Vorgängermodell mit der WS2812 LED intern eine etwas geänderte Anschlussbelegung. Die WS2812B LED ist leicht verbessert und soll jetzt sogar einen Verpolungsschutz beinhalten. Dieses habe ich bisher allerdings noch nicht getestet! Die drei auf dem Substrat untergebrachten farbigen LED-Strukturen der hier verwendeten RGB-LEDs sind nun dichter angeordnet und noch etwas heller als bei der bisherigen WS2812 LED. Insgesamt ist die Farbmischung dadurch minimal ausgewogener als bei den bisherigen WS2812 LEDs.

Der in den RGB-LEDs verbaute Controller ist ein WS2811. Jeder Farbkanal der LED besitzt ein eigenes 8-Bit PWM-Kontrollregister. Die 256 möglichen PWM-Werte für jeden Kanal werden über einen Dateneingang in das Schieberegister des Chips geladen. Mit dem nächsten Zyklus werden diese über DO an den nächsten Controller zum Dateneingang DI weitergeschoben. Das Timing ist dabei von entscheidender Bedeutung!

Mit den 3 Grundfarben Rot, Grün und Blau werden also jeweils 24 bit pro LED/Chip übertragen. Also 8 Bit x 3 = 24 Bit. Damit lassen sich etwa 16 Millionen verschiedene Farb- und Sättigungsabstufungen darstellen.

Die Anschlüsse für die 5V Versorgung sowie die Dateneingänge DI und Ausgänge DO sind auf dem LED-Streifen sehr gut gekennzeichnet. Die Verarbeitung macht ebenfalls einen sehr guten Eindruck.

 

Die Anschlüsse sind wie folgt:

Rot +5V
Grün DI oder DO je nachdem ob Anfang oder Ende des LED-Streifens
Weiß GND oder Minus

Die Pinbelegung der LED, die elektrischen Daten sowie Angaben zum Timing sind dem Datenblatt zu entnehmen. Die Datenübertragungsrate beträgt bei diesem LED-Streifen 800 kbps und kann nicht auf 400 kbps (low speed) umgestellt werden, da Pin 7 (SET) des Controllers nicht herausgeführt ist.

Sofern die maximale Helligkeit des RGB-LED-Streifens mit den hier verwendeten 4 Metern Länge benötigt wird, so empfehle ich nach 2m einen weiteren Einspeisepunkt für die 5V Versorgungsspannung vorzusehen. Dieses verhindert ein Flackern der LEDs auf dem letzten Meter des Streifens. Hintergrund ist die relativ hohe Stromaufnahme von bis 3,6A pro laufendem Meter bei voller Helligkeit aller 3 Farben. Bei 4 Metern Länge macht das bereits 14,4A! Der LED-Streifen darf daher keinesfalls über den Spannungsregler des Arduinos versorgt werden!! Ein geregeltes 5V Netzteil, beispielsweise ein ausgemustertes, modifiziertes PC Netzteil ist hierzu für Testzwecke hervorragend geeignet. Da die hier verbauten LEDs in der Tat sehr hell sind, dürfte im täglichen Dauereinsatz ein deutlich geringerer Leistungsbedarf notwendig sein, was auch der Lebensdauer der LEDS zu Gute kommt. Bei einer von mir gemessenen Leistungsaufnahme von nur etwa 20 W erhält man bereits eine erstaunliche Helligkeit.

Die technischen Daten in Kurzform

Versorgungsspannung: 5V
Stromaufnahme je LED: max. 20 mA je Farbe
Stromaufnahme je Meter: 3,6A
Wellenlängen / Helligkeiten R: 620-625nm / 390-420mcd
Wellenlängen / Helligkeiten G: 522-525nm / 660-720mcd
Wellenlängen / Helligkeiten B: 465-467nm / 180-200mcd

Der Arduino Testsketch

Um den Streifen schnell, einfach und sicher mit einem Arduino in Betrieb nehmen zu können, empfehle ich hier erst einmal die FastSPI_LED Library mit dem Beispielsketch herunterzuladen und zu installieren.

Nach entpacken und kopieren des FastSPI_Led Library Ordners in einen der beiden Arduino Library Ordner, muss die Arduino IDE auf jeden Fall neu gestartet werden. Vorher sollte der Beispielsketch im Ordner examples mit Namen testleds aufgerufen werden und die Datei testleds.pde in testleds.ino umbenannt werden.

Nach separater Versorgung des Streifens mit 5V müssen noch 2 weitere Verbindungen mit dem Arduino hergestellt werden. Einmal muss der Minusanschluss des LED-Streifens mit dem GND verbunden werden und weiterhin der Data In DI mit Pin 4 vom Arduino.

Im Beispielsketch wird dann noch die Anzahl der verwendeten LEDs unter
#define NUM_LEDS 150
eingetragen und im setup() folgende Zeile mit der Auswahl des Chipsets angepasst:

FastSPI_LED.setChipset(CFastSPI_LED::SPI_WS2801); //auswählen und ändern auf:
FastSPI_LED.setChipset(CFastSPI_LED::SPI_WS2811);

Die nicht zutreffenden Konfigurationen über // einfach auskommentieren. Das war es dann schon.

Nun kann der Spaß losgehen

In dem hier zu sehenden Beispiel habe ich Regenbogenfarben simuliert, dessen Farben kaum merklich von rechts nach links durchlaufen und dabei ständig die Farbpositionen verändern. Die Helligkeit ist übrigens noch im unteren fünftel.

Ich bin wirklich sehr zufrieden. Sowohl der RGB-LED-Streifen als auch die FastSPI_LED Library sind aus meiner Sicht als anfängertauglich zu bezeichnen. Es führt allerdings kein Weg an ein vernünftiges 5V Netzteil vorbei.

Anmerkung

Unter obigem Link ist zwischenzeitlich auch eine FastSPI_LED2 Library verfügbar, die ich bis jetzt allerdings noch nicht weiter untersuchen konnte.

Hier meine Zusammenfassung

Bauteil: RGB-LED-Streifen WS2812B 5050 LED 60/m
Lieferant: ebay-Shop
Verkäufer: kt-electronicPreis: € 79,00
Lieferzeit: 2-3 Tage
Versandkosten: € 1,90
Sonstiges: Bezahlung über Paypal problemlos

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Olaf Meier

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