Как подключить LED ленту
с интерфейсом управления SPI и DMX

Помимо классических светодиодных лент, динамическое свечение которых обеспечивается за счет изменения питающего напряжения в контроллере, недавно появились светодиодные ленты нового поколения, управление свечением которых осуществляют чипы (микросхемы) установленные непосредственно на ленте рядом со светодиодом или вмонтированным в корпус светодиода рядом с его кристаллом.

В маркировке таких светодиодных лент имеется сочетание букв SPI (Serial Peripheral Interface — последовательный периферийный интерфейс) или DMX (Digital Multiplex – цифровое мультикплексирование). Их еще называют пиксельные светодиодные ленты «Бегущий огонь», управляемый «Гибкий неон» и флеш-модули.

Контроллер для лент SPI и DMX принято называют пиксельным, а светодиод и рядом установленную или встроенную в него микросхему – пикселем.

Контроллер, предназначенный для управления светодиодными лентами SPI и DMX не служат источником питания для лент. Он предназначен только для генерации слаботочного цифрового сигнала управления размахом 5 В для микросхем, установленных на светодиодной ленте. Контроллеры бывают универсальные, предназначенные для работы с лентами SPI и DMX, так и только для лент SPI или DMX. На фотографии показан универсальный контроллер с ПДУ.

Отличительной особенностью SPI и DMX от классических светодиодных лент является наличие в стандартных контроллерах управления до 300 комбинаций динамических световых эффектов. А при управлении лентой типа DMX через USB компьютера количество световых эффектов ограничивается фантазией человека.

Структурные схемы подключения светодиодных RGB лент
типа SPI и DMX

Светодиодные источники света, управляемые по протоколам SPI и DMX принципиально, отличаются друг от друга. Поэтому схемы подключения светодиодных лент разные. Для увеличения фото кликните по ним мышкой.

На фотографии показана структурная схема подключения RGB светодиодной ленты, управляемой по протоколу SPI по одной шине данных D. Это наиболее распространенные ленты, так как не требуют предварительного программирования и дешевле, чем DMX. Сигнал данных DATA передается c контроллера на первую микросхему, пройдя через нее, на вторую и так далее.

Микросхема первого пикселя (светодиоды и управляемая ними микросхема) считывает из цифрового сигнала предназначенную для нее информацию и сигнал далее передается на микросхему следующего пикселя. Таким образом каждый пиксель знает с какой яркостью и каким цветом в данный момент светиться подключенным к микросхеме светодиодам.

При подключении к драйверу ленты большой длины возникает задержка сигнала управления, что приводит к нарушению задуманной динамики свечения светодиодов. Для исключения этого сигнал управления подается одновременно по двум шинам – основной DATA и дополнительной SLK. Схема подключения двухканальной SPI светодиодной ленты показана на чертеже.

Несмотря на простоту управления и возможность получения большого количества светодинамических эффектов, светодиодная лента с интерфейсом управления SPI имеет один существенный недостаток. Так как сигнал управления с драйвера на микросхемы ленты подается последовательно от одной к другой через все остальные, то выход из строя одной микросхемы в любом из пикселей приведет к нарушению работы всех пикселей, находящихся после него.

Для исключения этого недостатка, где требуется высокая надежность работы светодиодной системы, придумали интерфейс DMX. В отличии от интерфейса управления SPI управление пикселями происходит параллельно по шине D+ и при выходе из строя одной из микросхем все остальные будут работать по заданному алгоритму.

В дополнение предусмотрена шина ADR для самостоятельного программирования с контроллера светодинамических эффектов. Программировать не обязательно, так как контроллер по умолчанию обеспечивает до 300 светодинамических эффектов.

Система DMX дороже SLK и для прошивки дополнительных светодинамических эффектов необходимо обучение. Поэтому для дома целесообразнее приобретать RGB ленточное светодиодное освещение системы SLK.

Электромонтажная схема
подключения светодиодных лент типа SPI и DMX

Изучив структурные схемы подключения светодиодных лент SPI и DMX можно без труда подключить один отрезок ленты длиной до пяти метров. При оформлении светодинамического освещения помещений и объектов во многих случаях возникает задача монтажа светодиодной ленты длиной более пяти метров.

Светодиодная лента большой длины потребляет много электроэнергии и поэтому подключать отрезки нужно соблюдая определенные технические требования. Необходимо исходя из потребляемой лентой током выбрать источник питания и правильно подключить к нему отрезки лент.

Ленты можно запитать от одного мощного источника питания, монтажная схема представлена выше, или каждый отрезок ленты и контроллер от персонального источника питания. Управляющие сигналы DATA и другие подаются с выхода контроллера на первую ленту, а с ее выхода DOUT на вход DIN второго отрезка и так далее.

Обращаю внимание, что при использовании одного блока питания от его выходных клемм на ленты идут отдельные провода, сечение которых должно соответствовать величине потребляемого отрезком ленты тока.

Величина электрического тока обозначается буквой «А» и измеряется в Амперах. При выборе действует простое правило, чем сечение провода больше, тем лучше, по этому округляют результат в большую сторону.

При определении количества источников питания для светодинамической системы с несколькими пятиметровыми отрезками LED лент нужно исходить в первую очередь из чертежа размещения лент на объекте. Если ленты монтируются в закрытом помещении, то иногда целесообразно использовать несколько Источников питания, разместив каждый рядом с началом или концом отрезков ленты.

Не стоит забывать простую истину, что любой источник питания при работе нагревается и может перегореть. Поэтому вокруг него должно быть достаточное воздушное пространство, для эффективного отвода тепла от корпуса и доступ для его ремонта. Некоторые монтажники устанавливают ИП за подвесными потолками и при их отказе возникают большие трудности.

Правила выбора источника питания и монтажа управляемых по протоколам SPI и DMX светодиодных лент ничем не отличаются от правил для простых одноцветных и RGB лент.

Правила подключения, монтажа и эксплуатации
светодиодных лент SPI и DMX

• Для питания светодиодных лент необходим Источник питания постоянного тока. При выборе источника питания нужно учесть напряжение, на которые рассчитана светодиодная лента. Например, если подать напряжение 12 В на ленту, рассчитанную на 5 В, то она моментально перегорит. А если подать на ленту, рассчитанную на напряжение 12 В напряжение 5 В, то с лентой ничего не случиться, но работать она не будет. На ленте всегда наносится величина напряжения питания.
• При подключении LED ленты к источнику питания нужно соблюдать полярность, «плюс» источника питания нужно подключать к шине ленты, обозначенной знаком «плюс», а «минус» соединить с «минусом».
• Источник питания должен обеспечивать суммарный ток, потребляемый всей светодиодной системой. Для использования менее мощных источников питания, можно запитать каждую светодиодную ленту от отдельного источника питания. Сечение провода должно соответствовать величине потребляемого тока.

Онлайн калькулятор для расчета тока потребления LED ленты
Напряжение питания U, В:
Мощность, потребляемая одним метром ленты, Вт:
Общая длина LED ленты, метр:

• Недопустимо последовательное подключение питания более чем к одному отрезку ленты на катушке. Обычно, в зависимости от количества пикселей на метр длины, 5 или 2,5 метра. Каждый отрезок должен подключаться с соблюдением полярности к источнику питания отдельными проводами.
• Если плотность светодиодов на метр длины большая, то желательно подавать питающее напряжение с двух концов ленты. Так будет снижен нагрев ленты и обеспечена равномерная яркость свечения ее по всей длине.
• При подключении шины данных DATA и других нужно соблюдать направление от контроллера, обозначенное стрелками. Шину DATA с контроллера подсоединяется к шине ленты DI или DIN (вход). Шины ленты DO или DOUT (выход) при подключении к ней последовательно следующей, подключаются к ее входам DI или DIN.
• Контроллер можно подключать как к отдельному источнику питания, так и к предназначенному для питания ленты. Обычно контроллеры SPI и DMX предназначенные для работы при питающем напряжении от 5 В до 24 В. Стоит заметить, что при этом амплитуда сигнала интерфейса DATA и других вне зависимости от напряжения питания контроллера не превышает 5 В.
• Внимание, при подаче на шину данных светодиодной ленты напряжения более 5 В все микросхемы в пикселях перегорят!
• Длина кабеля передачи данных не должна превышать 10 метров. При длине более метра для исключения влияния помех рекомендуется использовать экранированный кабель или компьютерную витую пару.
• Если количество пикселей в светодиодной системе превышает 1024, то рекомендуется использовать контроллер с несколькими интерфейсами DATA.