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Calcul d’alimentation pour ruban LED

Quelle alimentation choisir pour votre ruban LED adressable, où injecter le courant, quel câble et quel fusible utiliser, et quelle limite de courant régler dans WLED ou ESPHome.

Alimentation minimale
21,6A
5 V · au moins 108 W (plein blanc + 20 %)
Plein blanc
18 A90 W
Effets courants
6 A30 W
Points d’injection
4tous les 1,67 m
Alimentation et points d’injection
5 V5 m · 300 LED4 points1,67 m
Ruban
V
mA

Rempli d’après la puce. Si la datasheet de votre ruban donne d’autres valeurs, saisissez-les : la puce passe en « Personnalisé ».

LED/m
Longueur de chaque ruban
m

Rubans identiques sur la même alimentation, chacun avec ses points d’injection.

Utilisation
%

La luminosité la plus élevée que vous réglerez. Le courant baisse dans la même proportion.

Dimensionner l’alimentation pour

Les effets courants consomment environ un tiers du plein blanc. Une alimentation dimensionnée pour eux impose de régler la limite de courant dans WLED ou ESPHome.

%

Marge sur le courant calculé, pour que l’alimentation ne travaille jamais à sa limite.

A

Sur l’étiquette ou la datasheet, par alimentation. Fiez-vous aux ampères : un modèle 5 V d’une gamme de 150 W peut ne fournir que 22 A, soit 110 W (Mean Well LRS-150F-5). Laissez vide pour utiliser le minimum.

Câblage
m
%

De l’alimentation à un point d’injection du ruban ; le calculateur ajoute le fil de retour. En 5 V, même 5 % ne font que 0,25 V : gardez ces liaisons courtes.

Sections de câble

Câblage et réglages

Alimentation21,6 A ou plus en 5 V : regardez les ampères sur l’étiquette, pas les watts.
LED300 LED, 300 pixels
Points d’injection4 par ruban, aux deux extrémités et tous les 1,67 m : aucune LED n’est à plus de 0,83 m d’un point.
Câble par point2,5 mm² pour 6 A sur 2 m, chute de 3,3 %. Vérifier dans le calculateur de section de câble
Fusible par point7,5 A sur le fil +, côté alimentation.
LED éteintes0,21 A : les puces restent alimentées.
WLEDMaximum PSU current : 18000 mA · mA/LED : Custom, 60 mA.
ESPHomecolor_correct: [100%, 100%, 100%] aucune limite nécessaire : le plein blanc tient dans l’alimentation.

Avant de câbler

En 5 V, le courant grimpe vite. Un ruban WS2815 en 12 V avec les mêmes 300 pixels tirerait environ 5,1 A en plein blanc, avec des câbles plus fins et moins de points d’injection.

Ligne de données : la plupart de ces puces demandent sur l’entrée de données au moins 0,7 fois leur propre tension d’alimentation, soit environ 3,5 V pour une puce en 5 V, plus que les 3,3 V d’un ESP32 ou d’un Pico. Certaines versions récentes du WS2812B acceptent moins, mais un adaptateur de niveau 74AHCT125 ou 74HCT245 lève le doute.

Placez une résistance de 300 à 500 Ω sur la ligne de données, près de la première LED, et gardez court le fil qui vient du contrôleur.

Montez un condensateur de 500 à 1000 µF, 6,3 V ou plus, entre + et − à l’endroit où l’alimentation entre dans le ruban.

Tirez une paire de fils distincte de l’alimentation vers chaque point, chacune avec son fusible, plutôt qu’un seul câble qui court le long du ruban.

Branchez d’abord la masse, puis l’alimentation et enfin les données, et alimentez les LED avant le contrôleur. Si le contrôleur a sa propre alimentation, reliez les deux masses.

Éteint ne veut pas dire zéro : toutes LED éteintes, les puces consomment encore environ 0,21 A. Pour supprimer cette consommation, coupez l’alimentation du ruban avec un relais ou un MOSFET ; dans ESPHome, l’option power_supply ne l’allume que lorsque la lumière est allumée.

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Comment fonctionne le calcul

Le plein blanc est le pire cas : chaque pixel avec tous ses canaux allumés. Le courant est le nombre de pixels multiplié par le courant d’un pixel en plein blanc, ramené à la luminosité maximale que vous fixez. Les fiches techniques donnent le courant par canal ; le tableau ci-dessous indique le total pour chaque puce.

Pour les effets courants, nous appliquons la règle empirique d’Adafruit, environ un tiers du plein blanc, car les animations allument rarement tous les canaux en même temps. Le WS2815 fait exception : ses LED rouge, verte et bleue sont en série, si bien qu’un pixel d’une seule couleur consomme presque autant qu’un pixel blanc, et le calculateur garde la valeur complète.

L’alimentation doit fournir le courant retenu plus la marge. Le calculateur l’indique en ampères, car c’est le courant nominal de l’étiquette qui compte : les watts du nom désignent la gamme, et la Mean Well LRS-150F-5, de la gamme 150 W, fournit 22 A sous 5 V, soit 110 W. Une alimentation va au plus jusqu’à 60 A en 5 V, 29 A en 12 V et 14,6 A en 24 V, les valeurs de la classe 350 W (Mean Well LRS-350) ; au-delà, les rubans sont répartis sur plusieurs alimentations. Si vous saisissez le courant nominal de la vôtre, les limites pour WLED et ESPHome en découlent.

Les points d’injection suivent une règle empirique, pas une valeur de datasheet, car la quantité de cuivre varie d’un ruban à l’autre. Sur les rubans 5 V, aucune LED ne devrait se trouver à plus de 1 m d’un point avec 60 LED par mètre (recommandation d’Adafruit) ; la distance diminue sur les rubans plus denses ou plus lumineux, car la chute augmente avec le courant par mètre et avec le carré de la distance. Sur les rubans 12 V, le calculateur place un point au moins tous les 5 m, plus près sur les rubans denses. Mesurez la tension au bout du ruban en plein blanc : d’après la datasheet du WS2812B, sa plage de fonctionnement commence à 4,5 V.

Chaque point alimente les LED qui l’entourent. Son câble est dimensionné avec la même résistance du cuivre que le calculateur de section de câble, et son fusible vaut au moins 1,25 fois ce courant. La limite pour WLED ou ESPHome correspond à ce que l’alimentation peut fournir en gardant la marge.

Courant par pixel selon la puce

Plein blanc, tous les canaux allumés, par pixel adressable. Votre ruban peut consommer moins : mesurez-le si vous le pouvez.

PuceTensionPlein blancOrigine de la valeur
WS2812B5 V60 mAPire cas selon Adafruit ; la datasheet Worldsemi donne 16 mA par canal
SK6812 RGB5 V44,1 mA3 × 14,5 mA, le maximum par canal de la datasheet Opsco, plus 0,6 mA pour la puce
SK6812 RGBW5 V51 mALa puissance nominale de la LED, 0,25 W sous 5 V, plus 1 mA pour la puce
WS28135 V54,6 mA3 × 18 mA par canal plus 0,6 mA pour la puce, datasheet Worldsemi
WS281512 V17 mARouge, vert et bleu en série à environ 15 mA, plus jusqu’à 2 mA pour la puce ; WLED compte 12 mA
WS281112 V55,5 mApar puce, 3 LED3 × 18,5 mA par sortie ; chaque sortie commande 3 LED en série
APA102 / SK98225 V61 mA3 × 20 mA par canal plus 1 mA pour la puce, datasheet du SK9822

Liste de contrôle du câblage

  1. Branchez d’abord la masse, puis l’alimentation, puis les données ; débranchez dans l’ordre inverse.
  2. Montez un condensateur de 500 à 1000 µF entre + et − à l’entrée du ruban.
  3. Placez une résistance de 300 à 500 Ω sur la ligne de données, près de la première LED.
  4. Avec un contrôleur en 3,3 V et un ruban en 5 V, ajoutez un adaptateur de niveau 74AHCT125 ou 74HCT245.
  5. Donnez à chaque point d’injection sa propre paire de fils et son propre fusible.
  6. Reliez les masses de l’alimentation, du ruban et du contrôleur.
  7. Alimentez les LED avant le contrôleur, ou en même temps.

Les limites dans WLED et ESPHome

Le limiteur automatique de luminosité de WLED maintient le courant estimé sous « Maximum PSU current ». Il a besoin du courant d’une LED en plein blanc (mA/LED) : 55 mA est sa valeur par défaut pour les puces WS281x en 5 V, et le WS2815 a son propre mode à 12 mA. WLED retire de la limite la consommation de sa propre carte, environ 120 mA pour un ESP32 et 80 mA pour un ESP8266. Sa documentation conseille de rester sous 1 A si les LED sont alimentées par la broche 5 V du contrôleur.

L’option color_correct d’ESPHome fixe la luminosité maximale de chaque canal, avant la courbe gamma (gamma_correct, 2,8 sauf réglage contraire) : un canal plafonné à 50 % consomme environ 14 % de son courant maximal. Le pourcentage donné par le calculateur en tient déjà compte, et le plein blanc reste dans les capacités de l’alimentation ; la luminosité reste alors plafonnée même quand peu de LED sont allumées.

5 V ou 12 V ?

À nombre de pixels égal, un ruban WS2815 en 12 V tire en plein blanc environ un quart du courant d’un ruban WS2812B en 5 V : les câbles sont plus fins et les points d’injection moins nombreux. Les rubans 5 V existent en densités plus élevées et s’alimentent facilement en USB sur de courtes longueurs. Au-delà de quelques mètres à pleine luminosité, le 12 V est généralement plus simple à câbler.

Questions fréquentes

Quel courant consomme une LED WS2812B ?

Jusqu’à environ 60 mA en plein blanc, rouge, vert et bleu allumés : c’est le pire cas selon Adafruit, et la datasheet Worldsemi donne 16 mA par canal. Avec des animations variées, la moyenne est plus proche de 20 mA. Un ruban de 5 m à 60 LED par mètre demande donc 18 A en plein blanc.

Quelle alimentation pour 5 m de ruban WS2812B ?

À 60 LED par mètre, cela fait 300 LED et 18 A en plein blanc, soit 90 W en 5 V. Avec 20 % de marge, il faut une alimentation d’au moins 21,6 A en 5 V. Fiez-vous aux ampères, pas aux watts : la Mean Well LRS-150F-5, de la gamme 150 W, fournit 22 A (110 W) en 5 V. Si vous réglez une limite de courant dans WLED ou ESPHome, une alimentation plus petite, dimensionnée pour les effets courants, suffit.

À quel intervalle faut-il injecter le courant sur un ruban LED ?

Sur un ruban 5 V à 60 LED par mètre, gardez chaque LED à moins de 1 m environ d’un point d’injection : alimentez les deux extrémités et tous les 2 m. Les rubans plus denses demandent des points plus rapprochés. Sur les rubans 12 V, la règle courante est un point tous les 5 m. Des LED qui virent au jaune ou au rouge vers le bout en plein blanc signalent qu’il manque des points.

Peut-on alimenter les LED par la broche 5 V de l’ESP32 ?

Seulement quelques-unes. Cette broche fait passer l’alimentation USB à travers la carte, et la documentation de WLED conseille de rester sous 1 A quand les LED y sont reliées. Au-delà, donnez au ruban sa propre alimentation et reliez les masses.

Faut-il un adaptateur de niveau entre un ESP32 et un WS2812B ?

La datasheet du WS2812B demande au moins 0,7 × VDD sur l’entrée de données, soit 3,5 V sous 5 V, alors que l’ESP32 fournit 3,3 V. Beaucoup de rubans fonctionnent quand même et certaines versions récentes du WS2812B acceptent moins, mais un 74AHCT125 ou un 74HCT245 rend la liaison fiable. Le WS2815 en 12 V lit directement le 3,3 V.

Quelle valeur régler dans le limiteur de luminosité de WLED ?

Ce que votre alimentation peut fournir avec un peu de marge : le calculateur divise le courant de l’alimentation par 1 plus la marge, donc une alimentation de 30 A avec 20 % de marge donne 25000 mA. Dans mA/LED, indiquez le courant d’une LED en plein blanc, ou choisissez le mode WS2815 pour les rubans WS2815.

Pourquoi un ruban WS2815 consomme-t-il moins de courant ?

Chaque pixel WS2815 alimente ses LED rouge, verte et bleue en série sous 12 V à environ 15 mA, au lieu de trois canaux en parallèle sous 5 V. La puissance par pixel est aussi plus faible, environ 0,2 W puce comprise, contre 0,3 W pour un WS2812B, et la tension plus élevée perd moins dans le cuivre du ruban.