Перейти к содержанию

Почему адресная лента WS2812B к концу желтеет или краснеет на белом?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

В светодиоде WS2812B три кристалла — красный, зелёный и синий — и драйвер, который держит в каждом ток около 12 мА. Драйвер может держать ток, только пока питания хватает на прямое напряжение кристалла плюс собственный запас. У разных цветов прямое напряжение разное: Kuphaldt указывает, что оно растёт с уменьшением длины волны, — у красных светодиодов 1,5–2,4 В, у синих и белых 3–4 В. Зелёный кристалл WS2812B на 515–525 нм ближе к синему, чем к красному.

Почему меняется цвет

Ток всей ленты течёт по медным шинам, и чем дальше от точки питания, тем ниже напряжение. Пока его хватает всем трём кристаллам, белый остаётся белым. Когда оно падает, первыми теряют ток синий и зелёный, которым нужно больше вольт, а красный ещё светит полностью:

Напряжение у светодиодаСиний и зелёныйКрасныйЧто видно на белом
около 5 Вполный токполный токбелый
заметно ниже 5 Вток падаетполный токтёплый, желтоватый
ещё нижепочти гаснутсветиторанжевый, красный

Это наш вывод из таблицы прямых напряжений; точные границы для конкретной ленты зависят от экземпляров светодиодов.

Сколько теряется на шинах

Для нагрузки, распределённой по длине, падение до дальнего конца при питании с одного конца:

ΔU=I⋅r⋅l2\Delta U = \frac{I \cdot r \cdot l}{2}

Белый на полную яркость — 36,6 мА на светодиод (три цвета по 12 мА плюс 0,6 мА покоя). Наш расчёт для ленты 60 светодиодов на метр длиной 2 м — 4,4 А — и шин 3 мм из меди 35 мкм — это наше допущение, ширину шин своей ленты нужно измерить; сопротивление пары шин, плюса и минуса, r = 2 · 0,164 = 0,328 Ом/м: ΔU = 4,4 · 0,328 · 2 / 2 ≈ 1,4 В. На дальнем конце остаётся около 3,6 В — ниже 3,7 В, нижней границы даташита. Свою ленту посчитает калькулятор светодиодной ленты, а что такое падение напряжения в проводнике, объясняет отдельная статья.

Что делать

  • Подвести питание с двух концов — падение уменьшается вчетверо.
  • Разбить длинную ленту на участки и запитать каждый своей парой проводов; на каждую пару — предохранитель с номиналом не больше допустимого тока провода.
  • Ограничить общую яркость в программе.

Устройство и предельные режимы светодиода — в карточке WS2812B, а зависимость прямого напряжения от цвета — в статье о прямом напряжении светодиода.

Похожие вопросы

Поможет ли поднять напряжение блока питания до 5,5 В?

Нет. Верхняя граница в даташите WS2812B — 5,3 В, и ближние к блоку светодиоды окажутся за ней. Правильный путь — уменьшить падение: питать ленту с двух концов, в несколько точек и толстыми проводами.

Почему на цветных эффектах лента выглядит нормально?

Ток ленты пропорционален яркости всех каналов. Белый на полную яркость — самый тяжёлый режим, около 36,6 мА на светодиод. На отдельных цветах и средней яркости ток в разы меньше, и падение на шинах тоже.

Можно ли исправить цвет программно?

Отчасти: ограничение общей яркости уменьшает ток и падение, а коррекция по номеру светодиода может подтянуть синий в конце ленты. Но это маскировка: если напряжение на дальнем светодиоде ниже 3,7 В, он работает вне всех режимов, которые указал производитель.

Источники

  1. Worldsemi. WS2812B-V5/W Intelligent control LED integrated light source, datasheet V6.1 (2022-09-08) — питание +3,7…+5,3 В в таблице предельных режимов, отдельного рабочего диапазона нет; характеристики светодиодов при 12 мА на цвет; длины волн: красный 620–630 нм, зелёный 515–525 нм, синий 465–475 нм; ток покоя 0,6 мА
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. III — Semiconductors, ch. 3 «Diodes and Rectifiers», разд. «Light-emitting diodes» (CC BY) — прямое напряжение светодиода обратно пропорционально длине волны; таблица: красные 1,5–2,4 В, белые, синие и фиолетовые 3–4 В
  3. IEC 60028. International standard of resistance for copper — удельное сопротивление отожжённой меди 0,017241 Ом·мм²/м при 20 °C — для расчёта сопротивления шин ленты

Нашли ошибку?

Смотрите также