Come funziona il calcolo
Il bianco pieno è il caso peggiore: ogni pixel con tutti i canali accesi. La corrente è il numero di pixel moltiplicato per la corrente di un pixel a bianco pieno, ridotta in proporzione alla luminosità massima che imposti. I datasheet danno la corrente per canale; la tabella qui sotto mostra il totale per ogni chip.
Per gli effetti tipici usiamo la regola pratica di Adafruit, circa un terzo del bianco pieno, perché le animazioni raramente accendono tutti i canali insieme. Fa eccezione il WS2815: i suoi LED rosso, verde e blu sono in serie, quindi un pixel di un solo colore assorbe circa quanto uno bianco, e il calcolatore tiene il valore pieno.
L’alimentatore deve dare la corrente scelta più il margine. Il calcolatore la indica in ampere, perché conta la corrente nominale sull’etichetta: i watt nel nome indicano la serie, e il Mean Well LRS-150F-5, della serie da 150 W, a 5 V dà 22 A, cioè 110 W. Un alimentatore arriva al massimo a 60 A a 5 V, 29 A a 12 V e 14,6 A a 24 V, i valori della classe da 350 W (Mean Well LRS-350); oltre, le strisce vengono divise su più alimentatori. Se inserisci la corrente nominale del tuo alimentatore, i limiti per WLED ed ESPHome vengono calcolati da quella.
I punti di alimentazione seguono una regola pratica, non un valore da datasheet, perché le strisce hanno quantità di rame diverse. Su una striscia a 5 V con 60 LED per metro nessun LED dovrebbe stare a più di 1 m da un punto di alimentazione (indicazione di Adafruit); la distanza si accorcia sulle strisce più fitte o più luminose, perché la caduta cresce con la corrente per metro e con il quadrato della distanza. Sulle strisce a 12 V il calcolatore mette un punto almeno ogni 5 m, e più spesso sulle strisce fitte. Misura la tensione in fondo alla striscia a bianco pieno: secondo il datasheet del WS2812B il campo di funzionamento parte da 4,5 V.
Ogni punto alimenta i LED che ha intorno. Il suo cavo è dimensionato con lo stesso calcolo della resistenza del rame usato dal calcolatore dei cavi in continua, e il fusibile vale almeno 1,25 volte quella corrente. Il limite per WLED o ESPHome è quanto l’alimentatore può dare mantenendo il margine.
Corrente per pixel, chip per chip
Bianco pieno, tutti i canali accesi, per pixel indirizzabile. La tua striscia può assorbire meno: se puoi, misurala.
| Chip | Tensione | Bianco pieno | Da dove viene il valore |
|---|---|---|---|
| WS2812B | 5 V | 60 mA | Caso peggiore secondo Adafruit; il datasheet Worldsemi indica 16 mA per canale |
| SK6812 RGB | 5 V | 44,1 mA | 3 × 14,5 mA, il massimo per canale nel datasheet Opsco, più 0,6 mA per il chip |
| SK6812 RGBW | 5 V | 51 mA | La potenza nominale del LED, 0,25 W a 5 V, più 1 mA per il chip |
| WS2813 | 5 V | 54,6 mA | 3 × 18 mA per canale più 0,6 mA per il chip, datasheet Worldsemi |
| WS2815 | 12 V | 17 mA | Rosso, verde e blu in serie a circa 15 mA, più fino a 2 mA per il chip; WLED usa 12 mA |
| WS2811 | 12 V | 55,5 mAper chip, 3 LED | 3 × 18,5 mA per uscita; ogni uscita comanda 3 LED in serie |
| APA102 / SK9822 | 5 V | 61 mA | 3 × 20 mA per canale più 1 mA per il chip, datasheet SK9822 |
Lista di controllo per il cablaggio
- Collega prima la massa, poi l’alimentazione, poi i dati; scollega in ordine inverso.
- Monta un condensatore da 500 a 1000 µF tra + e − all’ingresso della striscia.
- Metti una resistenza da 300 a 500 Ω sulla linea dati, vicino al primo LED.
- Con un controller a 3,3 V e una striscia a 5 V aggiungi un traslatore di livello 74AHCT125 o 74HCT245.
- Dai a ogni punto di alimentazione la sua coppia di fili e il suo fusibile.
- Collega insieme le masse dell’alimentatore, della striscia e del controller.
- Alimenta i LED prima del controller, o contemporaneamente.
I limiti in WLED ed ESPHome
Il limitatore automatico di luminosità di WLED tiene la corrente stimata sotto “Maximum PSU current”. Gli serve la corrente di un LED a bianco pieno (mA/LED): 55 mA è il valore predefinito per i chip WS281x a 5 V, e per il WS2815 c’è una modalità apposita da 12 mA. WLED sottrae dal limite il consumo della propria scheda, circa 120 mA per un ESP32 e 80 mA per un ESP8266. La sua documentazione consiglia di restare sotto 1 A se i LED prendono corrente dal pin 5 V del controller.
L’opzione color_correct di ESPHome fissa la luminosità massima di ogni canale, prima della curva gamma (gamma_correct, 2,8 se non lo cambi): un canale limitato al 50 % assorbe circa il 14 % della sua corrente piena. La percentuale indicata dal calcolatore ne tiene già conto, così il bianco pieno non sovraccarica l’alimentatore; la luminosità però resta limitata anche quando sono accesi pochi LED.
5 V o 12 V?
A parità di pixel, una striscia WS2815 a 12 V assorbe a bianco pieno circa un quarto della corrente di una WS2812B a 5 V, quindi servono cavi più sottili e meno punti di alimentazione. Le strisce a 5 V esistono in densità più alte e per tratti corti si alimentano facilmente da USB. Oltre un paio di metri alla massima luminosità, il 12 V di solito è più semplice da cablare.
Domande frequenti
Quanta corrente assorbe un LED WS2812B?
Fino a circa 60 mA a bianco pieno, con rosso, verde e blu accesi: è il caso peggiore secondo Adafruit, mentre il datasheet Worldsemi indica 16 mA per canale. Con animazioni miste la media è più vicina ai 20 mA. Una striscia da 5 m con 60 LED per metro richiede quindi 18 A a bianco pieno.
Che alimentatore serve per 5 m di striscia WS2812B?
Con 60 LED per metro sono 300 LED e 18 A a bianco pieno, cioè 90 W a 5 V. Con un margine del 20 % serve un alimentatore da almeno 21,6 A a 5 V. Scegli in base agli ampere, non ai watt: il Mean Well LRS-150F-5, della serie da 150 W, a 5 V dà 22 A (110 W). Se imposti un limite di corrente in WLED o ESPHome, basta un alimentatore più piccolo, dimensionato sugli effetti tipici.
Ogni quanto bisogna portare l’alimentazione su una striscia LED?
Su una striscia a 5 V con 60 LED per metro, tieni ogni LED entro circa 1 m da un punto di alimentazione: alimenta entrambe le estremità e ogni 2 m. Le strisce più fitte vogliono punti più ravvicinati. Sulle strisce a 12 V la regola diffusa è un punto ogni 5 m. Se a bianco pieno i LED in fondo diventano gialli o rossi, i punti sono troppo pochi.
Posso alimentare i LED dal pin 5 V dell’ESP32?
Solo pochi. Quel pin porta l’alimentazione USB attraverso la scheda, e la documentazione di WLED consiglia di restare sotto 1 A quando i LED prendono corrente da lì. Per qualcosa di più grande, dai alla striscia un alimentatore suo e collega insieme le masse.
Serve un traslatore di livello tra ESP32 e WS2812B?
Il datasheet del WS2812B chiede sull’ingresso dati almeno 0,7 × VDD, cioè 3,5 V a 5 V, mentre l’ESP32 dà 3,3 V. Molte strisce funzionano lo stesso e alcune versioni recenti del WS2812B accettano meno, ma un 74AHCT125 o un 74HCT245 rende il collegamento affidabile. Il WS2815 a 12 V legge direttamente i 3,3 V.
Che valore impostare nel limitatore di luminosità di WLED?
Quanto il tuo alimentatore può dare con un po’ di margine: il calcolatore divide la corrente dell’alimentatore per 1 più il margine, quindi un alimentatore da 30 A con il 20 % di margine dà 25000 mA. In mA/LED metti la corrente di un LED a bianco pieno, oppure scegli la modalità WS2815 per le strisce WS2815.
Perché una striscia WS2815 assorbe meno corrente?
Ogni pixel WS2815 accende i LED rosso, verde e blu in serie dai 12 V a circa 15 mA, invece di tre canali in parallelo a 5 V. Anche la potenza per pixel è più bassa, circa 0,2 W chip compreso, contro gli 0,3 W di un WS2812B, e la tensione più alta perde meno nel rame della striscia.