WS2812B — адресный RGB-светодиод Worldsemi со встроенным драйвером

Выводы

Вывод 3 (VSS) отмечен срезанным углом корпуса — на виде сверху из даташита V6 скос находится у этого вывода. Выводы 1 и 2 — с одной стороны корпуса, 4 и 3 — с противоположной. Рекомендованное посадочное место — четыре площадки 1,50 × 1,00 мм, их расположение дано на с. 2 даташита V6.

Ревизии V5/W и V6

Обе ревизии одинаковы по выводам и протоколу: T0H 220–380 нс, T1H 580 нс – 1 мкс, T0L и T1L 580 нс – 1 мкс, сброс дольше 280 мкс. В V6 добавлено, что бит должен длиться не меньше 1,25 мкс, а скорость передачи — не ниже 600 кбит/с при скважности 50 %. Это не согласуется с той же таблицей на с. 4: минимумы T0H и T0L в сумме дают 220 + 580 = 800 нс, а не 1,25 мкс; наш вывод — держать период бита 1,25 мкс, как и требует V6. Наш вывод из сравнения: в проектах с логикой 3,3 В и там, где лента подолгу включена с погашенными светодиодами, разница между ревизиями заметна — у V5 порог входа выше, а ток покоя 0,6 мА на светодиод даже при чёрном цвете даёт 60 мА на каждые 100 светодиодов.

Ток и питание ленты

Ток каналов в даташитах прямо не нормирован: яркость и длина волны измерены при 12 мА на цвет. Наш расчёт для оценки: белый цвет на полной яркости — около 3 · 12 = 36 мА на светодиод плюс ток покоя, на 60 светодиодов — около 2,2 А. По кривой из даташита V6 яркость почти не меняется от 3,3 до 5,3 В — значит, каналы питаются стабилизированным током, и падение напряжения вдоль ленты сначала проявляется в изменении цвета на дальнем конце, когда питание опускается ниже 3,3 В (у V5 — ниже 3,7 В). Поэтому длинные ленты запитывают с нескольких точек, а сечение проводов подбирают по полному току; итоговый ток и блок питания считает калькулятор WS2812B.

Сигнал данных

• Уровень. Порог единицы пропорционален питанию светодиода. При 5 В и микроконтроллере на 3,3 В для V5/W нужен преобразователь уровня на вход первого светодиода; о порогах подробнее — в статье «Логические уровни».
• Длина линии. Worldsemi допускает до 5 м между двумя соседними светодиодами без дополнительных схем; каждый светодиод восстанавливает фронты, поэтому искажения по цепочке не накапливаются.
• Длина цепочки. При 30 кадрах в секунду — не меньше 1024 светодиодов на одной линии; наш расчёт: при 24 битах по 1,25 мкс время кадра растёт на 30 мкс с каждым светодиодом.
• Задержка. DIN → DOUT — до 300 нс при нагрузке 15 пФ.
• Предел входа. От −0,3 В до VDD + 0,7 В. Наш вывод: при выключенном питании ленты допустимо не больше 0,7 В на DIN, поэтому сигнал с включённого микроконтроллера на обесточенную ленту не подают.

Монтаж

Светодиоды WS2812B-V5/W чувствительны к влаге — класс MSL 5a по J-STD-020: после вскрытия пакета их нужно запаять за 24 часа (при не выше 30 °C и 60 %RH), иначе сушить — катушку при 70–75 °C не меньше 24 ч, россыпь — 120 °C 4 ч. Профиль пайки: пик 245 °C, выше 217 °C — 45–90 с, от комнатной температуры до пика — меньше 6 мин. Брать светодиод пинцетом только за бока, не давить на линзу, не складывать стопкой, не чистить ультразвуком и органическими растворителями без проверки. Подробнее о классах влагочувствительности — на странице MSL.

Аналоги

Worldsemi выпускает много вариантов с тем же протоколом — в других корпусах (например, WS2812B-2020-V6) и с другими напряжениями; их выводы и пороги нужно сверять по своему даташиту. О драйверах светодиодов в целом и о том, чем адресные светодиоды отличаются от ленты с общим ШИМ, — в статье «Светодиоды и драйверы». Для семисегментных индикаторов и матриц без встроенного драйвера в каждом пикселе подходит MAX7219.