Können Sie ohne den WS2812 leben?

Soweit wir wissen, wurde die beliebte individuell adressierbare RGB-LED WS2812 irgendwann im letzten Halbjahr 2013 auf den Markt gebracht. Das ist noch nicht lange her, vielleicht ist es auch schon eine Ewigkeit her; Der ESP8266, der WiFi-Mikrocontroller, den wir alle kennen und lieben, wurde erst etwa ein Jahr später veröffentlicht. Wenn man diese Dinge „Neopixel“ nennt, gibt es einen guten Grund: Adafruit hat den WS28212 der Maker-Community vorgestellt, ohne geringen Aufwand für Software-Support und Branding zu betreiben.

Der WS2812 wird von WorldSemi hergestellt, das sich bereits früher mit LED-Treiberlösungen einen Namen gemacht hat, insbesondere mit dem WS2811, einem SOIC-Chip, der eine RGB-LED mit gemeinsamer Anode in eine seriell steuerbare LED verwandeln würde. Als sie das Gehirn des WS2811 in ein kleines Paket mit ein paar LEDs packten, schufen sie die wahrscheinlich gebräuchlichste programmierbare LED-Beleuchtungslösung, die heute erhältlich ist.

In den sechs Jahren, in denen der WS2812 auf dem Markt ist, hat sich viel verändert. Das Wort „Kaltkathode“ hat die Computer-Modding-Szene seit Jahren nicht mehr gehört. Weihnachtsbeleuchtung ist viel cooler, und jeder, der seinen Schmuck mit Blinky ergänzen möchte, hat eine einfache Möglichkeit, dies zu tun.

Aber in den Jahren, seit der WS2812 auf den Markt kam, gab es viele Nachfolgeprodukte, die das Gleiche besser konnten. Sie verfügen jetzt über seriell adressierbare LEDs, die den Rest der Kette nicht zum Absturz bringen, wenn sie ausfallen. Sie haben RGBW-LEDs. Es gibt LEDs mit einem größeren Farbraum und mehr. Dies ist ein Blick auf den aktuellen Stand der seriell adressierbaren RGB-LEDs und darauf, was die Zukunft bereithalten könnte.

Die WS2812- und WS2812B-LED verfügt über vier Pins: Strom, Masse, Dateneingang und Datenausgang. Die Idee besteht darin, eine Reihe dieser LEDs mit Strom zu versorgen, Daten einzusenden, und die LEDs leuchten auf. Der WS2812 und der WS2812B sind nahezu identisch, wobei die ~B-Version über einen Rückstromschutz verfügt, nur für den Fall, dass Sie vergessen, dass Rot positiv und Schwarz negativ ist. Für ein 4-Pin-Gerät ist das ziemlich einfach.

Ein Nachteil des WS2812 besteht darin, dass bei serieller Verkabelung der Rest der Kette ausfällt, wenn einer ausfällt. Sicher, die Ausfallrate beträgt im schlimmsten Fall vielleicht nur ein Viertel Prozent, aber wir haben Saiten gesehen, an denen Hunderte von WS2812s hängen. Diese Art von Zuverlässigkeit ist nicht das, was Sie wollen, wenn Sie es mit Hunderten oder Tausenden von Dingen zu tun haben.

Der WS2813 ist die Lösung für den Fall, dass eine LED den Rest der Kette herunterschaltet. Dieses Paket enthält sechs Pins und zwei Datensignale. Es gibt integrierte Kappen zur Vereinfachung des Layouts und die Bildwiederholfrequenz kann bis zu 2 kHz erreichen. Grundsätzlich gilt: Wenn Sie etwas mit WS2812s machen, machen Sie es stattdessen mit WS2813s. Dies gilt insbesondere dann, wenn Sie diese RGB-LEDs durch einen Reflow-Ofen schicken, vertrauen Sie mir einfach.

Während sich die WS2812B, 2813 und die dazugehörigen LEDs hervorragend zum Hinzufügen von Blinklichtern eignen, können Sie mit einem großen quadratischen Gehäuse von 5 mm x 5 mm nur begrenzte Möglichkeiten erreichen. Für einige Anwendungen ist der Pixelabstand wichtig, und wenn Sie jemals eine LED-Matrix mit hoher Dichte gesehen haben, die aus kleinen LEDs besteht, wissen Sie, wovon ich spreche. Schauen Sie sich einfach den Bildschirm an, auf dem dieser Text angezeigt wird.

Was wäre, wenn es eine individuell adressierbare RGB-LED gäbe, die kleiner wäre? Hier kommt der WS2812B-2020 ins Spiel. Statt 5 mm im Quadrat sind es 2 mm im Quadrat. Wie groß ist der Unterschied? Schauen Sie sich die Grafik rechts an. Das ist die Stellfläche für einen regulären 2812B und eine 2020-Version, skaliert auf die richtigen relativen Abmessungen. Vier davon passen in die Stellfläche eines WS2182.

Während der WS2812 mit fünf Volt gut funktioniert, gilt das Ohmsche Gesetz und RGB-LEDs ziehen viel Strom. Es wäre schön, wenn es eine individuell adressierbare RGB-LED gäbe, die mit höheren Spannungen funktioniert. Es ist so, als ob elektrische Wasserkocher bei 120-V-Netzstrom keine Rolle spielen. Manchmal ist mehr Spannung besser.

Geben Sie WS2815 ein. Der Betrieb mit 12 V verringert den Strom, verringert die Widerstandsverluste und sorgt bei sehr langen LED-Strängen für eine gleichmäßigere Mischung der LED-Farben.

So sehr wir es auch genießen, zu schreien“WorldSemi„So oft und so laut wie möglich gibt es andere Hersteller von seriell adressierbaren LEDs, und einige dieser Chips verfügen über einige interessante Funktionen.

Ich möchte Ihnen eine Geschichte darüber erzählen, warum sich Ingenieure und Vermarkter niemals vermischen sollten. Vor ein paar Jahren las ein Ingenieur bei Sharp die einschlägige Fachliteratur über Displays mit großem Farbraum und entdeckte umfangreiche Forschungsarbeiten zur Erzeugung lebendigerer Farben. In der Fachliteratur heißt es, es gebe einen Mangel an traditionellen RGB-Farbräumen und das menschliche Auge sei unglaublich empfindlich gegenüber Grün. Wenn Sie ein Display mit einem breiten Farbraum erstellen möchten, müssen Sie ein Display mit vier Farben erstellen: Rot, Grün, Blau und dem, was man am besten als „Smaragd“ beschreibt. Der Smaragd ist tiefer und nicht so „neonfarben“ wie ein herkömmliches grünes Subpixel auf einem LCD-Fernseher.

Ein leitender Angestellter bei Sharp verfolgte die Idee, bis ein Vermarkter einschritt und sagte, dass niemand zwei Grüns verkaufen könne. Wie würde man es „anderes Grün“ nennen? Der Ingenieur ging zurück zum Zeichenbrett, strich „Smaragd“ durch und schrieb „Gelb“. Dabei handelte es sich um die Quattron-Technologie von Sharp, die man in der Aquos-Fernsehreihe findet, und ja, jedes Pixel hatte vier Subpixel: Rot, Grün, Blau und Gelb. Es gab Anzeigen mit dem Kapitän der Excelsior. Ja, es gab einen Fernsehwerbespot (den man auf einem Fernseher sehen konnte), der die Fähigkeiten eines Fernsehers mit einem größeren Farbraum vorführte, der durch eine vierte Primärfarbe im Display ermöglicht wurde. Ungefähr zu dieser Zeit verflüssigt sich Ihr Geist unter dem enormen Druck, die Realität zu begreifen. Machen Sie sich keine Sorgen, das Gefühl wird nicht vergehen, aber Sie gewöhnen sich daran.

Der APA-109B ist die Lösung für den Versuch, Weiß mit roten, grünen und blauen LEDs anzuzeigen. Wenn Sie jemals versucht haben, Weiß auf ein WS2812-Panel zu bringen, werden Sie feststellen, dass es nicht ganz richtig ist. Es ist ein elektrischer Monet, in dem sichtbare Pastelltöne herumwirbeln, oder zumindest sieht es so aus, wenn man in fünfhundert Watt RGB-LEDs starrt. Der APA-109B fügt eine vierte LED in einem 5-mm-Gehäuse hinzu, in diesem Fall eine weiße LED. Es nimmt buchstäblich die Hälfte des Pakets ein, aber wenn Sie eine weiße, seriell adressierbare LED benötigen, ist diese die richtige Wahl.