Ws 2815: Тесты и сравнения WS2813, WS2812B, WS2815 и подобных цифровых светодиодных лент / Хабр

Тесты и сравнения WS2813, WS2812B, WS2815 и подобных цифровых светодиодных лент / Хабр

VladPerov713

11 апреля 2020 в 23:08

Исследования и прогнозы в IT *Дизайн

Цифровые светодиодные ленты с индивидуальным RGB(W) управлением уже давно вошли в нашу жизнь в качестве светодекоративных украшений. Популярность такой продукции растёт с каждым днём, и даже большие китайские интернет-магазины порой не справляются с объёмом заказов в предпраздничный сезон и не только. По этой причине на рынке появилось множество некачественного товара и подделок. В этой публикации я хочу поделиться своим опытом использования и тестирования цифровой ленты WS2813 (WORLDSEMI CO., LIMITED), купленной у различных продавцов на торговой площадке aliexpress, а также заводской оригинальной.

Для начала я хочу сравнить внешний вид и компоновку смарт-светодиодов.

1. Цифровые (смарт) LED чипы.

Сравнительная фотография смарт-чипов, сделанная с помощью макрообъектива, наглядно

показывает существенные различия:

1. на оригинальном чипе с завода (фото слева) все три кристалла расположены на одном электроде, на аналоге с aliexpress все три кристалла расположены на разных электродах (кристаллы должны быть размещены на одном электроде для более качественного смешивания цветов).
2. на оригинальном чипе есть конденсатор, который даёт дополнительную стабильность по питанию, на аналоге конденсатора нет, его необходимо дополнительно устанавливать на ленте.

2. Толщина меди токопроводящих шин.

ВИДЕО ТУТ

Испытанию подвергся нижний медный слой LED-ленты по которому идет питание пикселей. Добравшись до нижнего слоя, я измерил его толщину в части контактной площадки с помощью высокоточного прибора, которым измеряют линейные величины абсолютным методом. Толщина контактной площадки составила:

1. Оригинал 55 мкм
2. Аналог 35 мкм

Разница 57%.

Толщина медного слоя оригинала на 57% больше аналога. Что это значит?

Этот слой отвечает за питание светодиодов. Чем меньше толщина слоя, тем больший недостаток по питанию будут испытывать светодиоды и тем чаще придётся подводить дополнительное питание к ленте, чтобы избежать покраснения светодиодов при падении напряжения. Красный оттенок смарт светодиода связан с тем, что для RED кристалла требуется меньшее напряжение питания чем для GREEN и BLUE.

Выводы:

• рынок LED продукции завален контрафактной продукцией;
• использование дешевой подделки вводит в заблуждение неопытного пользователя, поскольку уже через один метр такая лента выдает красный свет вместо белого;
• экономия на качестве ленты теряет смысл, если учесть затраты на подведение дополнительного питания и установку дополнительных конденсаторов, не говоря уже о качестве LED чипов.

Довольны ли Вы качеством LED ленты ваших поставщиков? Делитесь своим опытом.

Мы налаживаем своё производство цифровой светодиодной ленты, учитываем результаты наших исследований и экспериментов для получения качественного продукта и будем признательны за конструктивные советы по слабым местам smart-лент и вариантам их решения. Параллельно тестируем продукцию и выявляем оптимальных поставщиков.

Теги:

• светодиодная лента

Хабы:

• Исследования и прогнозы в IT
• Дизайн

Всего голосов 17: ↑10 и ↓7 +3

Просмотры

16K

Комментарии
9

Владислав Перов
@VladPerov713

Пользователь

ВКонтакте

Комментарии
Комментарии 9

SPI Светодиодная лента WS2815 SMD 5050 RGB 60 led/m 12V

Управляемая светодиодная лента WS2815 подходит для создания световых эфектов, при питании 12 Вольт управлять можно по одному светодиоду в одном метре 60 пикселей.  Рекомендуется подключение питания с 2 сторон ленты.

 

Спецификация продукта

• Тип светодиодной ленты: Гибкая лента (Однорядная)
• Тип светодиодов: SMD5050
• Цвет свечения: RGB Многоцветная
• Рабочая температура:  от (-20°C) до (60°C)
• Светодиодный чип: Epistar
• Длина ленты в мотке: 5 м
• Колличество светодиодов: 60 led/м
• Продолжительность работы: 50,000 часов
• Размеры: Д 502см x Ш 1.0см x В 0.23см
• Степень защиты: Не влагозащищённая IP20
• Световой поток: 720 Люмен/м
• Световой поток диода (лм): 15 Лм/пиксель
• Входное напряжение (В): 12В (DC)
• Ток потребления: 6А/5м
• Мощность: 14. 4Вт/м, 72Вт/5м

Схема подключения

org/PropertyValue»>

org/PropertyValue»>

Характеристики
.Артикул	00000558
Светодиодная лента
Количество светодиодов в метре, шт	60
Входное напряжение, В	12
Световой поток, Лм/м	720
Энергопотребление, Вт/м	14.4
Класс защиты, IP	33
Угол свечения, °	120°
Кратность резки	1.5 см
Размеры ДxШxВ, мм	5000x10x2.3
Тип использованной микросхемы	WS2815

Обзор пиксельного протокола

WS2815 | Advatek Lighting

Обсудить проект Свяжитесь с нами

Этот пиксельный протокол был разработан World Semi в Китае. WS2815 обладает многими преимуществами, которыми славится серия WS28xx. Он использует 12 В в качестве основного источника питания для каждого чипа, V _DD , который затем снижается до 5 В внутри каждого пикселя для его логических требований. Это позволяет последовательно управлять более длинными цепочками пикселей, что делает его одним из наиболее распространенных протоколов для дисплеев с подсветкой пикселей. Схема управления и светодиоды интегрированы в корпус 5050 SMD, что обеспечивает небольшую физическую площадь для каждого пикселя.

Поддержка PixLite

Вам нужны драйверы пикселей WS2815, которые работают с Art-Net или sACN? Все продукты PixLite Mk2 и Mk3 поддерживают WS2815 в качестве доступного типа Pixel IC, поэтому свяжитесь с нами, чтобы узнать, как специалисты по освещению в Advatek могут помочь вам в вашем проекте пиксельного освещения.

Технические характеристики

Тип часов	Только данные
Цветовое разрешение	8 бит
Физическая упаковка	SMD5050 со встроенными светодиодами
RGB	Да
RGBW	См. WS2814
Выходное напряжение пикселей	12 В
Входное напряжение	12 В
Скорость ШИМ	2000 Гц
Подходящая камера	До 67 кадров в секунду, см. Частота обновления и Частота ШИМ
Скорость передачи данных	800 кбит/с
Резервная линия передачи данных	Да

Спецификация цветов

Цвет	Яркость	Длина волны
Красный	360 мкд	620 – 625 нм
Зеленый	1150 мкд	515 – 525 нм
Синий	220 мкд	465 – 475 нм

WS2815 Преимущества

• Работа от 12 В, позволяет использовать кабели большой длины и длинные цепочки пикселей
• Высокая скорость ШИМ позволяет снимать эти пиксели камерами со скоростью до 67 кадров в секунду
• Резервная линия данных снижает вероятность выхода из строя всей полосы

WS2815 Недостатки

• Только данные ограничивают частоту обновления скоростью протокола, которая обычно будет низкой
• Только 8 бит данных для каждого цвета делают кривые диммирования менее плавными

Эксплуатационное поведение

Известно, что WS2815 вызывает дефекты во время производства, из-за которых пиксели демонстрируют неустойчивое поведение в течение короткого времени после включения питания. Если это вызывает беспокойство, то в качестве альтернативы можно рассмотреть SK6813. Хотя многие функции SK6813 заимствованы у WS2815, конструкция SK6813 снижает вероятность появления тех же самых дефектов при производстве. Эта конструкция отличает его от других, делая его более надежным и стабильным выбором.

Частота обновления и скорость ШИМ: узнайте разницу

Две скорости в контексте

Ваша система пиксельного освещения может быть разбита на множество этапов передачи данных. Все этапы, от отправляющего программного обеспечения до самих пиксельных чипов, могут влиять на общую частоту обновления. На скорость ШИМ влияет только выход микросхемы, используемой в пиксельных светодиодах.

В контексте системы пикселей все, что находится перед пунктирной линией на этом изображении, может влиять на Частота обновления ; все, что после пунктирной линии, повлияет на PWM Rate .

Частота кадров программного обеспечения для отправки

Как правило, программное обеспечение, используемое для создания и отправки данных на контроллер PixLite LED, группирует эти данные в кадры. Каждый кадр состоит из конкретной инструкции для каждого настроенного пикселя, сообщающей каждому, какого цвета и насколько ярким он должен быть. В каждом кадре может быть много «вселенных» данных. Несмотря на то, что передача кадра по сети может быть очень быстрой, программному обеспечению обычно требуется больше времени для создания шаблона / данных освещения по сравнению с тем, сколько времени требуется для отправки. Время, необходимое отправляющему программному обеспечению для создания и отправки одного кадра, влияет на максимальную частоту кадров, которую может достичь система.

В некоторых программах для освещения есть возможность указать частоту кадров, которую вы хотите использовать, обычно от 20 до 120 кадров в секунду (FPS). Если для этого нет возможности, программное обеспечение может установить собственную частоту кадров в зависимости от производительности или может использовать переменную скорость вывода.

Максимальная частота кадров программы-отправителя может зависеть от конфигурации и эффективности программы, которую вы используете, а также от аппаратного обеспечения, на котором она работает.

Общая частота обновления

После передачи данных отправляющим программным обеспечением они обрабатываются сетью, затем светодиодным контроллером PixLite и, наконец, загораются пиксели. Каждый из этих этапов займет некоторое время. По мере того, как они складываются, общее количество времени, которое требуется данным для прохождения от отправляющего программного обеспечения до пиксельных источников света, приведет к небольшой задержке. Эта задержка называется латентностью.

Общая частота обновления вашего пиксельного дисплея будет зависеть в первую очередь от частоты кадров вашего программного обеспечения, если это не запрещено общей задержкой. Например, если используемые вами пиксели имеют медленную скорость передачи данных, из-за которой PixLite отправляет много времени, эта задержка может привести к тому, что общая частота обновления системы не будет соответствовать частоте кадров отправляющего программного обеспечения.

Более высокая частота обновления лучше, поскольку позволяет быстро и динамично изменять пиксели для создания системы, способной отображать любой эффект, который вы только можете себе представить. Низкая частота обновления может привести к тому, что содержимое будет выглядеть не так плавно, как должно. Существует множество факторов, которые могут повлиять на общую частоту обновления — дополнительную информацию см. в технической заметке о частоте обновления.

Дизеринг с помощью PixLite Mk3

Одним из основных преимуществ использования контроллера пикселей PixLite Mk3 является возможность включения дизеринга исходящего потока данных пикселей. Это фактически позволяет удвоить разрешение 8-битных пикселей, как если бы они были 9-битными.-bit, создавая больше цветов, которые мы можем использовать.

Для этого пиксельные данные должны выводиться на очень высоких скоростях — выше 100 FPS, а также исходящая частота кадров пикселя должна быть как минимум в два раза выше входящей частоты кадров. Дополнительную информацию см. в технической заметке о дизеринге и гамма-коррекции.

Разрабатывая систему с высокой частотой кадров и высокой общей частотой обновления, вы можете добиться более высокого качества отображения.

Что такое ШИМ?

Когда пиксельные чипы используют данные, которые они получают, для уменьшения яркости самого светодиода, они обычно используют метод уменьшения яркости, называемый широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Светодиоды управляются волной, которая очень быстро включает и выключает их. Продолжительность времени «включено» и «выключено» может быть изменена микросхемой, что позволяет светодиодам проводить определенное количество времени во включенном состоянии по сравнению с выключенным. ШИМ-сигнал генерируется для каждого светодиода, что позволяет независимо изменять каждый цвет каждого пикселя.

Как люди воспринимают ШИМ

ШИМ-сигнал работает на очень высокой частоте — настолько высокой, что человеческий глаз не может воспринимать эти изменения. Вместо этого наши глаза видят среднее значение этих сигналов. Это означает, что если требуется 50% интенсивность, то время «включения» и «выключения» должно быть одинаковым. Чтобы увеличить эту воспринимаемую интенсивность, нужно просто увеличить время «включения» и уменьшить время «выключения».

Еще один интересный трюк, который наши глаза играют с нами, заключается в том, что мы не воспринимаем свет линейно. Если интенсивность света пикселя увеличивается с 0% до 100% с постоянной скоростью, мы увидим первое увеличение интенсивности как более значительные изменения. Это приводит к тому, что гамма-коррекция полезна — она изменяет кривую, по которой затемняются пиксели, так что мы воспринимаем их более плавными. Это следует учитывать дизайнерам по свету, поскольку кривые диммирования должны казаться зрителям плавными.

Скорость, с которой повторяется сигнал ШИМ, называется скоростью ШИМ. Пиксельные огни с более высокой скоростью ШИМ могут превзойти бюджетные огни, когда важны кадры с камеры, например, шоу, световые дисплеи, архитектурные фасады и многое другое.

Что определяет скорость ШИМ?

Скорость ШИМ — это фиксированная скорость, которая зависит исключительно от типа используемых вами пикселей. Микросхемы ИС, которые управляют каждым пикселем, обычно генерируют сигнал ШИМ с фиксированной частотой, независимо от входящих данных. Это означает, что единственным фактором, влияющим на скорость ШИМ, является конструкция самих пиксельных источников света. Такие протоколы, как MBI6020 и SK9822 предлагают невероятно высокую скорость ШИМ, в то время как другие ограничены низкой скоростью ШИМ. Выбор правильного пикселя имеет решающее значение для вашего дизайна.

Контроллеры PixLite LED обеспечивают поддержку большинства пиксельных протоколов, которые вы найдете. Команда специалистов по освещению компании Advatek поможет вам определить, что вам нужно.

Как это влияет на камеры

Подобно тому, как человеческий глаз может воспринимать только те изменения, которые достаточно медленны для обнаружения, камера будет работать с определенной частотой кадров и будет воспринимать колебания ШИМ, только если скорость ШИМ низкая. В зависимости от того, какой камерой будет сниматься ваш пиксельный дисплей, скорость ШИМ может быть выше, чем у пикселей бюджетного уровня.

Стандартное эмпирическое правило заключается в том, что ШИМ ваших пикселей должен как минимум в 30 раз превышать частоту кадров камеры.