Gestione LED in striscia

Con questo articolo si cerca di vedere qual è la migliore striscia LED per il  progetto di illuminazione.

Le strisce LED sono la novità  in fatto di illuminazione degli ambienti abitativi, di lavoro e di svago.  La varietà di strisce LED da scegliere è ampia . Sapere qual è la migliore striscia LED che ci serve? Ora vi spiego le principali differenze tra diversi tipi di strisce LED  le loro caratteristiche e come alimentarle.

Tipi di strisce confronto

Presentazione delle strisce LED

Quando si tratta di nastri a LED, la differenza principale è tra le strisce LED analogiche e digitali. Le strisce LED analogiche e digitali funzionano in modo diverso e producono risultati diversi. Quindi, se avete bisogno di una striscia a LED analogica o digitale dipenderà dal progetto che si desidera creare.

Oltre ad essere analogico o digitale, le strisce LED variano anche in diversi aspetti:

Densità LED : questo significa quanti LED la striscia ha per metro. È possibile trovare una vasta gamma di densità di LED da 30, 60, 72, 120, 206 LED per metro e oltre.

Impermeabile o no. Le strisce LED possono essere impermeabili o meno. Le strisce LED impermeabili sono rivestite in un silicone trasparente chiaro come le strisce mostrate di seguito.

Strisce impermeabili

La versione impermeabile è più facile da lavorare in quanto ha più peso, è più flessibili e può essere facilmente posizionata all’esterno. Tuttavia bisogna essere consapevoli che queste strisce non “dovrebbero” essere collocate all’interno di piscine o in luoghi in cui possono essere soggetti a condizioni meteorologiche aggressive.

Le strisce non impermeabili sono più leggere, quindi più facili da adagiare in fondo a dei profili studiati appositamente. L’immagine sottostante mostra un esempio di una striscia LED non impermeabile su profilo.

 

Tipi di LED maggiormente utilizzati

SMD 3528 (3,5mm x 2,8mm), ogni Led emette tra 3 – 5 lumen.

SMD 5050 (5,0mm x 5,0mm), ogni Led emette tra 10 – 15 lumen.

SMD 2835 (2,8mm x3,5 mm), ogni Led emette tra 22 – 24 lumen

SMD 3030 (3,0mm x 3,0mm), ogni Led emette tra 61 – 85 lumen

SMD 5630 (5,6mm x 3,0mm), ogni Led emette tra 54 – 56 lumen

 Amplificatori

Quando è neccessario illuminare uno spazio grande con strisce Led, e mantenere una luminositá uniforme e constante in tutto il perímetro, si fa’uso di amplificatori per non perdere  luminositá all’ aumentare della distanza . La distanza raccomandabile per installare un amplificatore é ogni 6-8 metri.

Alimentazione

Alimentazione elettrica: La maggior parte delle strisce LED sono comunemente alimentate con un alimentatore da 5V o 12V o 24V. La corrente necessaria dipenderà da quanto è lunga  la striscia LED e sulla densità del LED. A quale  tensione  funziona è di solito contrassegnata sulla striscia, come si può vedere nella figura sottostante. Se non c’è, bisogna controllare la scheda tecnica della striscia per scoprirla.

Strisce alimentate a 230 Vac

Ci sono anche strisce alimentate a 230Vca e generalmente sono isolate con tubo di plastica trasparente di sezione rettangolare  lungo come la striscia, dove sono annegati i cavi 230 Vac come si vede in figura .

 

Sono difficili da gestire perchè non mantengono la posizione, si attorcigliano se non si tengono ferme. Bisogna utilizzare fermagli che non perforino la plastica protettiva.

Possono essere pericolose se gestite da persone non esperte

Di solito, le strisce LED si presentano su bobine lunghe  diverse metri ( dette reel ) e possono anche essere tagliate in piccoli segmenti.

 

Taglio della striscia

Ci sono segni di taglio lungo la striscia contrassegnata da un’icona a forbice che mostra dove si può tagliare la striscia , o da  dei pallini colore rame come mostrato nella figura sottostante. Questa striscia ha segmenti di taglio ogni sei LED.

 

Trovare la giusta alimentazione

Trovare la giusta alimentazione della striscia è importante per mantenerla con una luminosità adeguata e per farla funzionare correttamente. Per trovare l’alimentazione appropriata è necessario sapere:

Lunghezza della striscia – è necessario sapere quanto è lunga la striscia per sapere quanti LED avranno bisogno corrente e casomai di controllare il foglio dati che sempre deve accompagnare la striscia. Per scoprire la corrente necessaria è sufficiente fare questa moltiplicazione:

Corrente necessaria = densità dei LED x lunghezza della striscia x corrente per ogni LED

Utilzzando un alimentatore completo di visualizzatore di corrente/tensione, per alimentare la striscia, si può vedere la Corrente necessaria come mostrato in figura.

Connettori

I connettori  di norma sono associati alla tipologia della striscia. Alla striscia monocolore che ha due sole polarità + e di solito si usano i seguenti connettori:

Presa per alimentazione in c.c.

 

 

Spina per alimentazione in c.c.
Connettore per striscia
Connettere due strisce

 

 

 

I connettori per strisce RGB di solito hanno quattro pin: + R G B se sono ad anodo comune R G B – se sono ad catodo comune.

Connettore femmina RGB

 

Connettori maschi per strisce RGB

 

Controllers

I controller gestiscono le strisce modificandone la luminosità e/o il colore tramite il telecomando.

Controller striscia  LED warm-cold
Telecomando LED warm-cold

 

 

 

Controller RGB
 
Telecomando RGB
Controller striscia  LED-RGB RF

 Alimentatori

 

Alimentatore swithching
Alimentatore swithching

 

 

Alimentatore statico

Un alimentatore per strisce  è un apparato elettrico che serve ad alimentare con adeguata  energia elettrica in modo da fornire corrente sufficente per illuminare i led . Esso può essere di tipo swithching o di tipo statico (trasformatore). La scelta dell’alimentatore dipende da alcuni fattori come:

  • La dimensione
  • La potenza
  • La rumorosità
  • Il surriscaldamento

La scelta dipende dal progettista che ne valuterà le prestazioni. 

Dimmer

I dimmer per striscie LED sono dei regolatori di luminosità generalmente di tipo PWM ( Pulse With Modulation).In commercio ne esistono tantissimi tipi ma il funzionamento è uguale per tutti.

I dimmer ossono essere vari tipi:

  • Tattili
  • Rotativi
  • Lineari

Anche qui la scelta dipende da cosa si vuole fare, tutti hanno la medesima funzione.

Le strisce analogiche possono essere: strisce LED RGB analogiche e/o strisce LED monocolore e strisce  LED warm-cold.

 

Strisce LED analogiche monocolore colori

Le strisce LED monocolore producono solo un colore. I colori che si trovano in commercio sono questi:

  • Rosa
  • Viola
  • Ambra
  • Arancio
  • Rosso
  • Bianco caldo
  • Bianco naturale
  • Bianco freddo
  • Blu
  • Verde
  • Giallo

Queste strisce sono davvero facili da collegare, hanno solo due terminali: GND e VCC come mostrato nella figure sotto.

 

Basta applicare l’alimentazione alla striscia ed i  LED si accendono. La figura seguente mostra un esempio di una striscia a LED monocolore. Questa striscia produce solo colore bianco.

Strisce LED analogiche monocolore bianco
Strisce  LED warm-cold

Le strsce led warm-cold sono composte da led in coppia di cui uno di tipo caldo ( circa 3000°K ) e uno di tipo freddo (circa 6000°K) vicini in striscia che a seconda della loro alimentazione modulata più o meno, cambiano il loro effetto luminoso dando un senso di luce calda o fredda mescolata dipendente dal controller e dal suo telecomando.

Strisce LED analogiche RGB

Le strisce LED analogiche hanno i loro LED cablati in parallelo. Tutta la striscia funziona come un LED RGB gigante. Quindi, è possibile illuminare tutta la tua striscia in molti colori diversi, e non è possibile controllare i LED individualmente. Ciò significa che la tua striscia può essere solo un colore alla volta. Le possibilità di ottenere colori diversi sono milioni. Questo tipo di strisce LED è più economico di quello digitale e più facile da usare.

 

Le strisce analogiche sono più utilizzate per scopi di decorazione. Ma dipende veramente da cosa si intende fare.

Cablaggio delle strisce analogiche RGB

Queste strisce hanno quattro piedini da collegare. Un canale rosso, un canale verde, un canale blu e una di alimentazione (+).
Per produrre diversi colori è sufficiente variare la quantità di tensione di ciascun canale.

Questo è facile da controllare con qualsiasi microcontrollore che utilizza PWM. Sia che utilizzi un Raspberry Pi, un Arduino o un ESP8266, è possibile controllare facilmente la luminosità e il colore della striscia LED.

In un metro della striscia LED analogica può scorrere circa 1A per ogni colore del LED.

Quando tutti i LED verdi, blu e rossi sono a piena luminosità si produce il bianco

Quindi, è possibile controllare la striscia con PWM come si farebbe per controllare un singolo LED RGB.

 

Strisce LED digitali

Quando si tratta di nastri digitali a LED, è possibile controllare singolarmente i singoli LED, chiamati anche strisce LED indirizzabili. È possibile scegliere ogni colore del LED, la sua luminosità e quando dovrebbero essere accesi e spenti. Questo ti permette di fare tutti i tipi di effetti pazzeschi e impressionanti. La nostra striscia a LED RGB indirizzabile usa il LED  WS2812B. Ecco alcuni degli effetti che puoi fare con esso:

 

I LED WS2812B hanno un IC costruito proprio nel LED come si vede nella figura sottostante.

Vista del chip di WS2812B

 

Ciò consente una comunicazione tramite un’interfaccia ad un filo. Ciò significa che è possibile controllare moltissimi LED utilizzando un solo pin digitale del microcontrollore. Queste strisce LED hanno solo tre pin: VCC, GND e dati (D0). VCC e GND vengono utilizzati per applicare alimentazione alla striscia e il pin dati deve essere collegato al microcontrollore.

Questa striscia richiede un segnale di dati da 5V, quindi non si dovrebbe avere alcun problema a controllarlo attraverso un pin digitale arduino. Tuttavia, se si desidera controllare la striscia utilizzando Raspberry Pi o ESP8266 che inviano segnali a 3.3V, è necessario utilizzare un modulo di convertitore di livello logico che converte il segnale dati da 3.3V in un segnale dati da 5 V.

Ci sono librerie che rendono veramente facile controllare la striscia e fare tutti i tipi di effetti pazzeschi.

Per Arduino e ESP8266: FastLED o Adafruit_NeoPixel o librerie WS2812FX.
Per la biblioteca Python di Raspberry Pi: rpi_ws281x

Se si vuole imparare a controllare questa striscia con Arduino e fare effetti luminosi impressionanti, puoi leggere: Guida per WS2812B Striscia LED RGB adiacente con Arduino.