Como o cálculo funciona
O branco total é o pior caso: todos os pixels com todos os canais acesos. A corrente é o número de pixels vezes a corrente de um pixel em branco total, ajustada pelo brilho máximo que você define. Os datasheets trazem a corrente por canal; a tabela abaixo mostra o total de cada chip.
Para os efeitos típicos usamos a regra prática da Adafruit, cerca de um terço do branco total, porque as animações raramente acendem todos os canais ao mesmo tempo. A exceção é o WS2815: seus LEDs vermelho, verde e azul ficam em série, então um pixel de uma cor só consome quase o mesmo que um branco, e a calculadora mantém o valor cheio.
A fonte precisa entregar a corrente escolhida mais a folga. A calculadora indica esse valor em ampères, porque o que conta é a corrente nominal da etiqueta: os watts no nome indicam a linha, e a Mean Well LRS-150F-5, da linha de 150 W, entrega 22 A em 5 V, ou seja, 110 W. Uma fonte vai no máximo até 60 A em 5 V, 29 A em 12 V e 14,6 A em 24 V, os valores da classe de 350 W (Mean Well LRS-350); acima disso, as fitas são divididas entre várias fontes. Se você digitar a corrente nominal da sua fonte, os limites para o WLED e o ESPHome saem dela.
Os pontos de alimentação seguem uma regra prática, não um valor de datasheet, porque cada fita tem uma quantidade diferente de cobre. Nas fitas de 5 V, nenhum LED deveria ficar a mais de 1 m de um ponto com 60 LEDs por metro (orientação da Adafruit); a distância diminui em fitas mais densas ou mais potentes, porque a queda cresce com a corrente por metro e com o quadrado da distância. Nas fitas de 12 V, a calculadora coloca um ponto pelo menos a cada 5 m, mais perto em fitas densas. Meça a tensão no fim da fita em branco total: pelo datasheet do WS2812B, a faixa de operação começa em 4,5 V.
Cada ponto alimenta os LEDs ao redor dele. O cabo é dimensionado com a mesma resistência do cobre da calculadora de bitola de cabo, e o fusível tem pelo menos 1,25 vez essa corrente. O limite para o WLED ou o ESPHome é o que a fonte consegue entregar mantendo a folga.
Corrente por pixel em cada chip
Branco total, todos os canais acesos, por pixel endereçável. Sua fita pode consumir menos: meça se puder.
| Chip | Tensão | Branco total | De onde vem o valor |
|---|---|---|---|
| WS2812B | 5 V | 60 mA | Pior caso segundo a Adafruit; o datasheet da Worldsemi indica 16 mA por canal |
| SK6812 RGB | 5 V | 44,1 mA | 3 × 14,5 mA, o máximo por canal no datasheet da Opsco, mais 0,6 mA do chip |
| SK6812 RGBW | 5 V | 51 mA | A potência nominal do LED, 0,25 W em 5 V, mais 1 mA do chip |
| WS2813 | 5 V | 54,6 mA | 3 × 18 mA por canal mais 0,6 mA do chip, datasheet da Worldsemi |
| WS2815 | 12 V | 17 mA | Vermelho, verde e azul em série a cerca de 15 mA, mais até 2 mA do chip; o WLED conta 12 mA |
| WS2811 | 12 V | 55,5 mApor chip, 3 LEDs | 3 × 18,5 mA por saída; cada saída controla 3 LEDs em série |
| APA102 / SK9822 | 5 V | 61 mA | 3 × 20 mA por canal mais 1 mA do chip, datasheet do SK9822 |
Checklist da fiação
- Ligue primeiro o terra, depois a alimentação e por último os dados; desligue na ordem inversa.
- Monte um capacitor de 500 a 1000 µF entre + e − na entrada da fita.
- Coloque um resistor de 300 a 500 Ω na linha de dados, perto do primeiro LED.
- Com um controlador de 3,3 V e uma fita de 5 V, acrescente um conversor de nível 74AHCT125 ou 74HCT245.
- Dê a cada ponto de alimentação seu próprio par de fios e seu próprio fusível.
- Una os terras da fonte, da fita e do controlador.
- Alimente os LEDs antes do controlador, ou ao mesmo tempo.
Os limites no WLED e no ESPHome
O limitador automático de brilho do WLED mantém a corrente estimada abaixo de “Maximum PSU current”. Ele precisa da corrente de um LED em branco total (mA/LED): 55 mA é o padrão para chips WS281x de 5 V, e o WS2815 tem um modo próprio de 12 mA. O WLED desconta do limite a própria placa, cerca de 120 mA para um ESP32 e 80 mA para um ESP8266. A documentação recomenda ficar abaixo de 1 A se os LEDs puxarem corrente do pino de 5 V do controlador.
A opção color_correct do ESPHome define o brilho máximo de cada canal, antes da curva de gama (gamma_correct, 2,8 se você não mudar): um canal limitado a 50% consome cerca de 14% da corrente máxima. A porcentagem que a calculadora indica já leva isso em conta, então o branco total cabe na fonte; o brilho, porém, fica limitado mesmo quando poucos LEDs estão acesos.
5 V ou 12 V?
Com o mesmo número de pixels, uma fita WS2815 de 12 V puxa em branco total cerca de um quarto da corrente de uma WS2812B de 5 V, então os cabos ficam mais finos e os pontos de alimentação, mais raros. As fitas de 5 V existem em densidades maiores e, em trechos curtos, são fáceis de alimentar por USB. Acima de alguns metros com brilho máximo, a de 12 V costuma ser mais simples de ligar.
Perguntas frequentes
Quanta corrente um LED WS2812B consome?
Até cerca de 60 mA em branco total, com vermelho, verde e azul acesos: esse é o pior caso segundo a Adafruit, e o datasheet da Worldsemi indica 16 mA por canal. Com animações variadas, a média fica mais perto de 20 mA. Por isso uma fita de 5 m com 60 LEDs por metro precisa de 18 A em branco total.
De que fonte eu preciso para 5 m de fita WS2812B?
Com 60 LEDs por metro são 300 LEDs e 18 A em branco total, 90 W em 5 V. Com 20% de folga, você precisa de uma fonte de pelo menos 21,6 A em 5 V. Olhe os ampères, não os watts: a Mean Well LRS-150F-5, da linha de 150 W, entrega 22 A (110 W) em 5 V. Se configurar um limite de corrente no WLED ou no ESPHome, uma fonte menor, dimensionada para efeitos típicos, resolve.
A cada quantos metros devo injetar alimentação na fita de LED?
Em uma fita de 5 V com 60 LEDs por metro, mantenha cada LED a no máximo 1 m de um ponto: alimente as duas pontas e a cada 2 m. Fitas mais densas pedem pontos mais próximos. Nas fitas de 12 V, a regra comum é um ponto a cada 5 m. LEDs ficando amarelados ou avermelhados perto do fim, em branco total, indicam que faltam pontos.
Posso alimentar os LEDs pelo pino de 5 V do ESP32?
Só alguns. Esse pino passa a alimentação USB pela placa, e a documentação do WLED recomenda ficar abaixo de 1 A quando os LEDs puxam corrente dele. Para algo maior, dê à fita uma fonte própria e una os terras.
Preciso de conversor de nível entre um ESP32 e um WS2812B?
O datasheet do WS2812B pede pelo menos 0,7 × VDD na entrada de dados, 3,5 V em 5 V, enquanto o ESP32 entrega 3,3 V. Muitas fitas funcionam assim mesmo e algumas versões recentes do WS2812B aceitam menos, mas um 74AHCT125 ou um 74HCT245 deixa a ligação confiável. O WS2815 de 12 V lê 3,3 V direto.
Que valor colocar no limitador de brilho do WLED?
O que sua fonte consegue entregar com alguma folga: a calculadora divide a corrente da fonte por 1 mais a folga, então uma fonte de 30 A com 20% de folga dá 25000 mA. Em mA/LED, coloque a corrente de um LED em branco total, ou escolha o modo WS2815 para fitas WS2815.
Por que uma fita WS2815 consome menos corrente?
Cada pixel WS2815 liga seus LEDs vermelho, verde e azul em série a partir de 12 V, com cerca de 15 mA, em vez de três canais em paralelo em 5 V. A potência por pixel também é menor, cerca de 0,2 W com o chip, contra 0,3 W de um WS2812B, e a tensão mais alta perde menos no cobre da fita.