Адресная светодиодная лента – что это?
Среди всего разнообразия светодиодных лент, адресные (или адресуемые) модели занимают одно из наиболее почётных мест. В предыдущих статьях мы уже рассматривали различные разновидности многоцветных лент, работа которых основана на RGB-кристаллах. Для управления ими используются специальные контроллеры, которые отвечают за включение и выключение определённых цветов, что позволяет создавать требуемые световые комбинации. В свою очередь, адресные модели – это ещё один огромный шаг вперёд для мира светодиодов и микроэлектроники. С их помощью большие массивы LED-элементов даже можно организовывать в целые экраны и световые панно для демонстрации образов и картинок.
Когда типовые светодиодные ленты присоединяются к диммерам или контроллерам, их функционал ограничивается возможностями управляющих устройств и числом разъёмов для подключения. При использовании сторонних микроконтроллеров возможности расширяются, но может появиться проблема их коммутации с несколькими десятками лент или блоков светодиодов. В то время, как у каждого контроллераколичество клемм ограничено, для каждого светодиода требуется как минимум четыре токовывода, а для RGBWи RGBWW – ещё больше. Большая часть из них отвечает за цвета, а последний контакт (группа контактов) является катодом или анодом, в зависимости от разновидности ленты.
Фирменные контроллеры устроены таким образом, чтобы максимально оптимизировать коммутационные процессы. Они оперируют 24-битным сигналом, который состоит из трёх блоков информации по 8 бит – по одному для красного, зелёного и синего цвета. В сигнале также закодирован уровень яркости свечения для определённого оттенка и сдвиг в регистре, позволяющий распознать, к каким именно светодиодам пытается обратиться пользователь. Всё это позволяет соединять множество элементов последовательно, задействуя всего один вывод контроллера.
Адресная светодиодная лента представляет собой набор из LED-элементов, где диод-секция фактически включает в себя мини-контроллер. Это может показаться невероятным, однако внутри каждого подобного светоизлучающего узла на гибкой плате располагается микроскопический контроллер, оснащённый тремя транзисторными выходами. Описанная конструкция делает возможным обращение к ленте не по цвету или группе – теперь можно напрямую взаимодействовать с каждым конкретным полупроводником и ставить перед ним определённые задачи. Зачастую адресные ленты имеют три или четыре контакта: два для питания (к примеру, вольтаж и заземление), а один или два оставшихся – логические, используемые для управления.
Интересные особенности
На Западе такие изделия носят название смарт-лент, что роднит их с высокими технологиями и «Умным домом». Хотя по типу используемых диодов они достаточно близки к общеизвестным светодиодным RGB-лентам, для управления здесь используются иные алгоритмы. Сигнал кодируется по специальному цифровому протоколу, который всегда нуждается в активации. То есть, если потребитель просто подключит изделие в сеть, ничего не произойдёт – проверить его работоспособность и возможности без контроллера не получится. Даже если попытаться в экспериментальных целях прикоснуться к цифровому входу ленты, она воспримет эти случайные помехи как хаотичный управляющий сигнал и в лучшем случае мигнёт случайными секциями. Для полноценного же управления необходимы только команды от отдельного устройства.
Очень важно понимать, что сигнал передаётся по ленте последовательно, от предыдущего элемента к последующему. Из-за этого у неё есть начало и конец, причём на некоторых моделях движение команд даже изображено в виде стрелочек. Очень часто входной контакт маркируется литерами DI («digital input» – «цифровой вход»), выходной – DO («digital output» – цифровой выход). Соответственно, приём команд осуществляет DI, а DO необходим для подключения последующих отрезков ленты и соединения секций.
Одной из самых интересных особенностей адресных лент является принцип прохождения цифрового сигнала. Для его правильного распространения необходимы два провода, а потому только лишь одного контакта, приходящего от контроллера, будет мало. Где же взять второй провод в столь стеснённых условиях? Оказывается, им выступает провод заземления: контакт GND на ленте и соответствующий ему на управляющем устройстве должны быть соединены.
Найдя адресную ленту в магазине, потребители всегда стараются одновременно сэкономить и приобрести как можно более качественный товар. В рассматриваемом контексте под «качеством» будет пониматься яркость, а за неё во многом ответственно количество светоизлучающих компонентов. Бывает так, что на один метр приходится по 144 полупроводника. Если помнить, что в моменты максимально яркого свечения один диод пропускает около 65-70 мА, то с учётом их количества на ленте для такой цепи потребуется блок питания, имеющий ток не менее 10 А. Это весьма значительная величина для мира микроэлектроники, способная загубить немало мелких деталей. Чтобы избежать неприятных последствий, запитывать ленту через контроллер не рекомендуется, потому что в противном случае он попросту быстро перегорит под нагрузкой. Правильнее всего использовать внешние блоки питания любого рода.
Среди особенностей адресных изделий необходимо назвать и негативные. Первой из них будет малая защищённость от условий внешней среды. В отличие от обычных светодиодных лент с IP65 или IP68, такие модели гораздо хуже себя чувствуют на открытом воздухе. Начиная с температуры около -12°С, находящийся на морозе контроллер будет заметно подтормаживать, а с усилением стужи и вовсе выйдет из строя. Таким образом, помещать его даже при наружном монтаже ленты лучше всего где-нибудь в помещении.
Вторая неприятная особенность связана с типичной электрической проблемой – способом подключения проводников. Последовательная коммутация всегда проигрывает параллельной. При выходе из строя одного светодиода вслед за ним перестанут срабатывать и остальные. Причём дело даже не в питании как таковом: как мы указывали ранее, регистр сдвига попросту не будет способен передавать адресную информацию дальше.
Применение смарт-лент
Подобные разновидности лент имеют самую обширную сферу применения: их можно использовать и в быту, и для подсветки автомобиля, и в рекламных целях. Следует понимать, что в подавляющем большинстве случаев адресные модели выступают исключительно как дополнительный источник света и декоративный элемент. До определённой степени это вызывает у потребителей несколько снисходительное отношение к ним. Впрочем, такое мнение целиком оправдано: крайне сложно придумать серьёзную отрасль человеческой деятельности, где смарт-лента была бы строго незаменимой.
В домашних условиях она при всём многообразии цветов не может заменить люстру или обычный светильник, хотя и смотрится в интерьере гораздо более интересно. Чаще всего внутри жилых помещений такие изделия используются в качестве элемента роскоши – в домах состоятельных людей, готовых выложить немалые деньги за подобные развлечения. Наиболее удачно такая динамическая подсветка смотрится в частных домах, где перекрытия выше, чем в квартирах. Благодаря монтажу изделий за карниз можно устроить скрытую подсветку потолка не только всеми цветами радуги с синхронным переливом, но и создать видимость движения светового луча.
Кроме того, смарт-ленты всё чаще принимают участие в создании инсталляций современных представителей искусства. Они помогают имитировать водопады, движение механического транспорта или трёхмерных моделей без фактического перемещения экспонатов и т.д. Для того, чтобы создать алгоритм работы ленты, достаточно обладать базовыми навыками программирования и иметь возможность подключать разные типы микроконтроллеров. В наше время распространение подобных устройств привело к тому, что для многих визуально интересных приёмов программный код контроллеров может быть легко найден в интернете.
Существует очень много идей для отдельных целей в жилище. Например, наружная подсветка аквариума при помощи смарт-ленты превратит даже небольшой резервуар в интересный элемент интерьера, а если в квартире потребителя установлен крупный аквариум, то здесь вообще открывается простор для фантазии. Также популярным является решение задействовать подобные изделия для освещения телевизоров или мониторов с тыльной стороны. Общеизвестно, что подолгу смотреть на экран в условиях полумрака вредно для человеческих глаз, а потому создать локальный световой фон будет очень неплохой идеей. Более того, для мягкой аккомодации зрения динамические переходы света также весьма полезны. Главное – не переборщить со скоростью движения луча или смены оттенков. При оборудовании такой подсветки лента помещается на пластиковый кожух монитора или телевизора, освещая при этом ближайшую стену и пространство вокруг себя. В результате отражённый свет рассеивается, позволяя сделать работу, просмотр фильмов или новостей более комфортным.
Обычному человеку увидеть адресную ленту проще всего в витринах магазинов и на ночных вывесках. Они задействуются для привлечения внимания потенциальных покупателей, динамической смены яркости и цвета свечения, а также имитации бегущих огоньков. Последний приём является одним из наиболее классических и знаком каждому: на здании укрепляется большой указатель с подсвечиваемой стрелкой. На ней последовательно загораются диоды, всё время меняя свой цвет. Во многих вывесках старого типа всё ещё применяются небольшие лампочки, а наиболее современные уже полностью перешли на светодиоды.
Адресная лента в сфере рекламы является прямым конкурентом гибкому неону. Оба эти типа светодиодной продукции позволяют ярко и качественно подсвечивать объекты разных форм, однако каждый имеет свой недостаток, являющийся ключевым преимуществом другого. Так, светодиодный неон пока что не может похвастаться той же степенью управляемости свечением, как умная лента, из-за чего проигрывает в богатстве световых картин, доступных для реализации. Вместе с тем, на его стороне механическая прочность и морозоустойчивость. Для работы гибкого неона нет необходимости прибегать к использованию дополнительных питающих модулей, преобразователей и контроллеров. Даже для моделей светодиодного неона, который работает при 12 В постоянного тока, потребуется лишь соответствующий блок питания. Важно, чтобы последний имел надлежащую защиту и эффективно охлаждался при работе. В то же время, умные ленты достаточно «нежны»: из-за богатого функционала они боятся электрических перегрузок, не имеют такой же защиты, как модели попроще, и требуют для работы не только качественный контроллер необходимой маркировки, но и отдельный блок питания.
Крайне распространено применение смарт-изделий в автомобильной сфере. Всё больше автолюбителей придумывают интересные концепты, чтобы превратить своего железного коня в произведение искусства или просто необычно его украсить. Например, проще всего монтируется переливающаяся разными цветами лента, которая «бежит» по боковой части машины от капота к багажнику через весь кузов, подчёркивая очертания транспортного средства. Также нередко можно заметить подсветку днища или дверей машины, особенно в той области, где придётся ступить человеку, покидая салон. Таким образом, подсветка одновременно выполняет не только декоративную, но и вполне полезную миссию.
Кроме того, автомобилисты нередко придумывают, каким образом усовершенствовать поворотные огни. Например, на заднюю часть кузова устанавливают отрезок ленты, который светит в направлении предстоящего поворота – в одну или другую сторону, дублируя сигнал поворотников. Мало того, что это эффектно выглядит, так ещё и позволяет другим участникам дорожного движения своевременно и верно понимать предстоящий манёвр автомобиля. Опять-таки, декоративный элемент играет вполне понятную утилитарную роль и способствует повышению безопасности на дорогах.
