3D sienų plokštės su LED lemputėmis

Kaip veikia 3D sienų plokštės su LED lemputėmis?

 

3D sienų plokštėse su LED šviestuvais sujungiamos tekstūruotos paviršiaus medžiagos su įterptomis adresuojamomis LED juostelėmis, kurios priima skaitmeninius signalus iš mikrovaldiklio. Šviesos diodai apšviečia skydelio matmenų ypatybes iš užpakalio arba griovelių viduje, o valdiklis valdo spalvas, ryškumą ir animacijos modelius naudodamas belaidžius protokolus.

Pačios plokštės suteikia fizinę struktūrą -paprastai pagamintą iš PVC, MDF, gipso arba poliuretano-su kanalais, įdubomis arba permatomomis dalimis, specialiai sukurtomis LED juostoms laikyti. Apšvietimo komponente naudojami individualiai adresuojami šviesos diodai, dažniausiai WS2812B lustai, leidžiantys kiekvienam šviesos diodui vienu metu rodyti skirtingas spalvas, o ne priversti visą juostelę rodyti vieną spalvą.

 

 

Kaip konstruojamos 3D sienų plokštės su LED lemputėmis

 

Norint suprasti šias plokštes, reikia pažvelgti į tris tarpusavyje sujungtus sluoksnius, kurie veikia kartu.

Fizinis skydelio sluoksnissukuria matomą matmenų efektą. Gamintojai kuria šias plokštes naudodami tam tikros geometrijos-bangas, šešiakampius, linijinius griovelius arba organinius raštus,-kurie nėra tik estetiniai pasirinkimai. Kiekvienos įdubos gylis ir kampas lemia, kaip šviesa sklinda ir atsispindi. 30 mm gylio bangų raštas sukuria kitokį šešėlių žaismą, palyginti su geometriniu raštu, kurio gylis yra 15 mm. Medžiaga taip pat svarbi: permatomas PVC praleidžia šviesą ir sukuria švytėjimo efektą, o nepermatomas gipsas atspindi šviesą, kad paryškintų paviršiaus tekstūrą.

LED juostos sluoksnissėdi šiose suprojektuotose erdvėse. Šiuolaikinės adresuojamos LED juostelės į 5 mm-pločio lanksčią plokštę sutalpina daugybę technologijų. Kiekviename 5050 SMD LED korpuse yra ne tik raudonos, žalios ir mėlynos{5}}šviesos diodai, bet ir mažytis valdymo lustas-WS2812B ar panašus IC. Šis lustas gauna duomenis, apdoroja savo apšvietimo instrukcijas, tada perduoda likusius duomenis kitam šviesos diodui. 60-LED-viename metre juosta reiškia 60 nepriklausomų procesorių, kurių kiekvienas priima sprendimus dėl savo spalvos ir ryškumo realiuoju laiku.

Duomenų perdavimas vyksta naudojant specializuotą{0}}vieno laido protokolą. Vietoj atskirų laidų kiekvienam spalvų kanalui, pavyzdžiui, senoms RGB juostoms, adresuojamiems šviesos diodams reikia tik trijų jungčių: 5 V maitinimo, žemės ir vienos duomenų linijos. Valdiklis siunčia nenutrūkstamą dvejetainių impulsų srautą -ilgus impulsus, kai yra "1", ir trumpus impulsus, kai yra "0"-, tiksliai nustatant laiką, išmatuotą mikrosekundėmis. Kiekvienas šviesos diodas sunaudoja tiksliai 24 bitus duomenų (8 bitus kiekvienam spalvų kanalui), pašalina savo dalį, tada persiunčia likusią dalį. Ši daisy{12}}grandinės architektūra leidžia šimtams šviesos diodų veikti vienu valdymo kaiščiu.

Valdymo sluoksnisviską orkestruoja 3D sienų plokštėse su LED lemputėmis. Jo šerdyje yra mikrovaldiklis-paprastai ESP8266 arba ESP32 lustas{5}}, kuriame veikia specializuota programinė įranga, pvz., WLED. Ši atvirojo-šaltinio programinė įranga paverčia mikrovaldiklį apšvietimo kompiuteriu. Jis prisijungia prie jūsų „WiFi“ tinklo, talpina žiniatinklio sąsają, pasiekiamą iš bet kurios naršyklės, ir nuolat skaičiuoja kiekvieno šviesos diodo spalvų reikšmes pagal pasirinktą efektą.

Apdorojimo reikalavimai nėra nereikšmingi. Kad būtų rodomas paprastas „vaivorykštės“ efektas 300 šviesos diodų 60 kadrų per sekundę greičiu, valdiklis kas sekundę atlieka 18 000 spalvų skaičiavimų. Sudėtingesniems efektams, pvz., „meteorų lietui“ ar „gaisro mirgėjimui“, reikia atsitiktinių imčių algoritmų, išlyginimo funkcijų ir spalvų paletės interpoliacijos,{6}}visa tai vyksta realiuoju laiku lustoje, mažesnėje už jūsų miniatiūrą.

 

Energijos paskirstymas ir įtampos valdymas

 

LED sienų plokštės susiduria su iššūkiu, kurio nėra naudojant tradicinį apšvietimą: įtampos kritimas ilgą laiką.

Kiekvienas WS2812B šviesos diodas sunaudoja maždaug 50-60 miliamperų esant visiškam baltos spalvos ryškumui. 5-metrų juosta su 300 šviesos diodų sunaudoja iki 18 amperų didžiausioje srovėje, nei dauguma buitinių grandinių gali saugiai tiekti per plonus LED juostelių pėdsakus. Tačiau fizika blogėja: elektrai tekant vario pėdsakais, dėl pasipriešinimo įtampa mažėja. Kai galia pasieks 200-ąjį šviesos diodą, 5 voltų įtampa gali nukristi iki 4,2 volto, todėl šie šviesos diodai tampa blankesni ir pereina į oranžinės-raudonos spalvos tonus.

Profesionalūs įrenginiai tai išsprendžia įpurškiant{0}}papildomas elektros linijas keliose juostos vietose. Įrengdami didelę sieną, galite tiekti maitinimą kas 150 šviesos diodų, užtikrindami, kad įtampa visur išliktų tarp 4,8–5,2 V. Duomenų signalas nenukenčia nuo įtampos kritimo, nes jame naudojami skaitmeniniai impulsai, kurie registruojami kaip „didelis“ arba „žemas“, tačiau galią reikia atidžiai valdyti.

Pats maitinimo šaltinis nusipelno dėmesio. Šioms sistemoms reikia reguliuojamo 5 V nuolatinės srovės tiekimo, turinčio pakankamą amperų aukštį. Dažna klaida yra mažo maitinimo šaltinio matmenys,{3}}kai veikia 300 šviesos diodų esant 60 mA, reikalingas 20 amperų maitinimo šaltinis su viršutine galva, o ne 10 amperų blokas, kuris atrodo tinkamas popieriuje. Kokybiški maitinimo šaltiniai apima apsaugą nuo viršsrovių, neleidžiančią sugadinti skydelio įvykus trumpajam jungimui.

 

 

LED integravimo metodai 3D sienų plokštėse

 

Tai, kaip gamintojai iš tikrųjų integruoja šviesos diodus į plokštes, labai skiriasi priklausomai nuo medžiagos ir numatomo efekto.

Įleidžiamo kanalo dizainasdažniausiai su standžiomis plokštėmis. Gamybos metu CNC staklės arba liejimo procesai sukuria ištisinius griovelius išilgai galinės dalies arba plokštės konstrukcijoje. Šie kanalai tiksliai-yra 10-12 mm pločio-, kad būtų tvirtai prigludę LED juostelės, kartu leisdami šiek tiek oro srautą. Juostelė prilimpa per įmontuotą lipnią pagrindą, nors profesionalūs montuotojai dažnai papildo aliuminio kanalų spaustukais, kurie taip pat padeda išsklaidyti šilumą.

Kai kurios gipso ir gipso plokštės naudojafoninio apšvietimo ertmės metodas. Skydas tvirtinamas 15-30 mm atstumu nuo sienos ant tarpinių spaustukų, sukuriant tarpą. LED juostelės tvirtinamos tiesiai prie sienos už skydelio, o šviesa išeina pro apgalvotus tarpus tarp skydo sekcijų arba per permatomus įdėklus. Šis netiesioginis apšvietimas sukuria aplinkos švytėjimą be matomų šviesos diodų taškų.

Difuzoriaus integracijayra sudėtingesnis požiūris į 3D sienų plokštes su LED šviestuvais. Permatomi PVC arba akriliniai dangteliai užsifiksuoja virš LED kanalų ir išsklaido šviesą prieš jai išeinant iš skydelio. Sklaidos atstumas-kaip toli šviesa nukeliauja per difuzorių-dramatiškai veikia išvaizdą. 3 mm difuzorius sukuria apibrėžtas švytėjimo linijas; 10 mm difuzorius sukuria švelnų, tolygų apšvietimą, kai atskiri šviesos diodai tampa nematomi.

Dažnai naudojamos MDF ir medinės lentjuostėsgriovelių įterpimo sistemoskur LED juostelė nuslysta į iš anksto{0}}nukreiptą kanalą po skydelio įdiegimo. Tai suteikia diegimo lankstumo-galite pridėti arba pašalinti apšvietimą nekeisdami visų plokščių. Pati mediena gali būti padengta matine vidinio griovelio paviršiumi, kad sumažėtų atspindėjimas ir susidarytų labiau kontroliuojamas šviesos išsiliejimas.

 

Valdymo protokolai ir išmanioji integracija

 

Šių sistemų išmanumas neapsiriboja paprastu įjungimu{0}}išjungimu.

WLED programinė įranga, populiariausia šių įrenginių valdymo programinė įranga, palaiko daugiau nei 100 integruotų efektų. Tačiau tai nėra tik atsitiktiniai spalvų pokyčiai{3}}, tai parametriniai algoritmai. Pasinaudokite „meteoro“ efektu: programinė įranga sukuria judančią šviesią dėmę su išblukimu. Parametrai valdo meteorų greitį, blukimo greitį, pėdsakų ilgį ir tai, ar meteorai neršia atsitiktinai, ar tam tikrais intervalais. Vartotojai koreguoja šiuos kintamuosius naudodami slankiklius, sukurdami beveik begalines vieno pagrindinio efekto variacijas.

Spalvų valdymui naudojamas HSV modelis (atspalvis, sodrumas, vertė), o ne RGB. Tai svarbu sklandžiam perėjimui-, kai HSV spalvų ratas iš raudonos į mėlyną keičia, sukuria tikėtiną violetinę tarpinę spalvą, o RGB interpoliacija gali sukelti netikėtų rudų atspalvių. WLED atlieka šiuos skaičiavimus HSV erdvėje, tada konvertuoja į RGB reikšmes prieš perduodamas į šviesos diodus.

Segmentavimo funkcija leidžia padalyti vieną LED juostą į virtualias zonas. Galite sukonfigūruoti 300{4}}LED sieninį įrengimą kaip tris 100{5}}LED segmentus, kurių kiekvienas vienu metu veikia skirtingus efektus. Programinė įranga palaiko atskirą kiekvieno segmento būsenos informaciją – srovės efektą, spalvas, greitį – siunčia viską per vieną duomenų kaištį kaip nenutrūkstamą srautą.

Tinklo protokolai įgalina įspūdingas 3D sienų plokščių su LED lemputėmis integravimo galimybes. WLED įdiegia kelis API standartus: HTTP užklausų REST API, UDP protokolą, skirtą kelių skydų sinchronizavimui realiuoju laiku, MQTT, skirtą išmaniųjų namų integracijai, ir savąjį namų asistento, Alexa ir Google Assistant palaikymą. Kai paprašote „Alexa“ „nustatyti sieninį skydelį į mėlyną“, jūsų balso komanda perduodama per „Amazon“ serverius, konvertuojama į HTTP užklausą, pasiekia vietinį WLED valdiklį, kuris apskaičiuoja RGB reikšmes ir perduoda jas šviesos diodams -per mažiau nei 300 milisekundžių.

 

Realaus laiko{0}}efektų generavimas

 

Kas nutinka per tas mikrosekundes, kai pasirenkate efektą ir pamatysite jį ant sienos?

Valdiklis išsaugo efektų algoritmus kaip kodo funkcijas. Kai pasirenkate „Vaivorykštės ciklas“, suaktyvinate funkciją, kuri apskaičiuoja kiekvieno šviesos diodo spalvą pagal jo padėtį ir dabartinį laiką. Funkcija nepertraukiamai veikia cikle-Pagrindinė WLED kilpa ESP32 vykdoma maždaug 100–120 kartų per sekundę.

Kiekviena iteracija, efekto funkcija gauna įvestis: šviesos diodų skaičių, esamą laiko žymą, naudotojo{0}}nustatytus parametrus, pvz., greitį ir intensyvumą. Jis išveda spalvų reikšmių masyvą-vieną RGB triletą kiekvienam šviesos diodui. Toks paprastas efektas kaip vientisa spalva tiesiog užpildo masyvą identiškomis reikšmėmis. Sudėtingi efektai atlieka matematines operacijas.

Apsvarstykite „ugnies“ efektą: algoritmas naudoja „Perlin“ triukšmą (konkrečią atsitiktinės atrankos techniką, kuri sukuria natūralią -išvaizdos variaciją), kad generuotų mirgančias reikšmes. Kiekvienam šviesos diodui jis atrenka triukšmo funkcijos pavyzdžius koordinatėmis pagal šviesos diodo padėtį ir esamą laiką, sukuria reikšmę nuo 0 iki 255, tada susieja tą reikšmę į spalvų paletę nuo tamsiai raudonos iki oranžinės iki geltonos. Triukšmo atrankos koordinatės kiekvienu kadru šiek tiek pakyla į priekį, sukurdamos liepsnos iliuziją, šokančią aukštyn.

Perteiktas spalvų masyvas pereina į perdavimo funkciją, kuri paverčia RGB reikšmes į tikslius WS2812B šviesos diodų laiko impulsus. Ši konversija turi išlaikyti mikrosekundžių tikslumą{2}}1,2 μs impulsą, kai dvejetainis "1" arba 0,4 μs, kai "0", su tam tikra aukšta ir žema trukme. ESP32 gali efektyviai generuoti šiuos impulsus naudodamas savo RMT (nuotolinio valdymo) periferinį įrenginį, kuris veikia nepriklausomai nuo pagrindinio procesoriaus, užkertant kelią laiko virpėjimui dėl WiFi pertraukimų ar kitų užduočių.

 

3D sienų plokščių su LED lemputėmis montavimas: esminiai aspektai

 

Jūsų įrengimo aplinkos elektrinės charakteristikos tiesiogiai veikia sistemos elgseną.

Elektromagnetiniai trukdžiaitampa reikšmingas ilgai veikiant LED. Duomenų linija perduoda greitą signalo perėjimą, kuris gali paimti triukšmą iš netoliese esančių kintamosios srovės laidų, variklių ar net fluorescencinių lempų. Tai pasireiškia kaip atsitiktinis pikselių mirgėjimas arba spalvų pažeidimas. Profesionaliems įrengimams naudojamas 330{4}}470 omų rezistorius, esantis tarp valdiklio duomenų kaiščio ir LED juostos duomenų įvesties – šis rezistorius riboja srovę ir sumažina signalo atspindį, dėl kurio suveikia vaiduokliai.

Talpos išlyginimasapsaugo nuo kitos dažnai pasitaikančios problemos: maitinimo šaltinio „nutrūksta“, kai visi šviesos diodai staiga išsijungia iš visiškai baltos spalvos. Šis srovės padidėjimas gali akimirksniu sumažinti įtampą, todėl mikrovaldiklis gali būti nustatytas iš naujo. 1000 μF kondensatorius, esantis maitinimo šaltinio išvestyje, veikia kaip maža baterija, tiekianti momentinį srovės poreikį, kol maitinimo šaltinis pasiveja.

Įžeminimo strategijasvarbiau, nei tikisi montuotojai. LED juostos, plokštės, valdikliai ir maitinimo šaltiniai turėtų turėti bendrą žemės atskaitos tašką. Žvaigždinis įžeminimas-, kai visi įžeminimai jungiami į vieną centrinį tašką, o ne į{3}}grandinę-neleidžia atsirasti įžeminimo kilpoms, kurios kelia triukšmą. Tai tampa labai svarbu metalinių plokščių įrengimuose, kur pati plokštė gali sukurti kelis žemės kelius.

Temperatūros valdymas nusipelno dėmesio, nepaisant šviesos diodų vėsaus veikimo reputacijos. Nors kiekvienas šviesos diodas skleidžia minimalų šilumą, 300 šviesos diodų kartu išsklaido 15–20 vatų kaip šilumą net esant vidutiniam ryškumui. Už skydo su ribotu oro srautu temperatūra gali siekti 50-60 laipsnių. Dauguma LED juostelių tai toleruoja, tačiau jų lipnus pagrindas gali sugesti. Aliuminio tvirtinimo kanalai pagerina šilumos sklaidą ir suteikia mechaninę atramą, be klijų.

 

Evoliucija nuo statinio iki interaktyvaus

 

Naujausi pokyčiai peržengia užprogramuotus šviesos šou į reaguojančias sistemas.

Mikrofono integracijapaverčia garsą vaizdo efektais realiuoju laiku. Prie valdiklio analoginės įvesties jungiamas mažas elektretinis mikrofonas, paverčiantis garso slėgį į įtampą. Programinė įranga atrenka šią įvestį tūkstančius kartų per sekundę, atlieka greito Furjė transformacijos (FFT) analizę, kad išskirtų dažnio komponentus, tada susieja žemuosius, vidutinius ir aukštus dažnius pagal skirtingus vaizdo parametrus. Iš anksto nustatytas muzikos-reaktyvusis nustatymas gali pulsuoti ryškumą su ritmu, spalvomis nušluoti melodiją ir suaktyvinti aukšto-dažnio turinio blizgesio efektus.

FFT apdorojimas yra matematiškai intensyvus, -paverčiant laiko-domeno garso signalą į dažnio komponentus, reikia apskaičiuoti sudėtingus eksponentus ir trigonometrines funkcijas. Tačiau šiuolaikiniai ESP32 lustai su aparatūros slankiojo{4} taško įrenginiais atlieka 1024 taškų FFT per mažiau nei 10 milisekundžių, pakankamai greitai, kad garso vizualizacija būtų sklandi.

Aplinkos jutikliaiįgalinti kontekstinį{0}}apšvietimą. Temperatūros jutiklis gali palaipsniui keisti spalvas, kai kambario temperatūra pakyla. Aplinkos šviesos jutiklis galėtų automatiškai reguliuoti ryškumą-tamsioje patalpoje esančias plokštes ir padidinti intensyvumą esant ryškiai dienos šviesai. PIR judesio detektorius suaktyvina tam tikrus išankstinius nustatymus, kai kas nors įeina, o po kelių minučių nejudėdamas išsijungia į mažos galios būseną.

Šie jutikliai jungiasi per valdiklio GPIO kaiščius, nuskaitydami skaitmeninius aukštus / žemus signalus arba analoginę įtampą. WLED usermod sistema leidžia naudoti pasirinktinius kodo modulius, kurie apdoroja jutiklių duomenis ir modifikuoja apšvietimo elgseną neperrašant pagrindinės programinės įrangos.

 

Įprastų sistemos veikimo trikčių šalinimas

 

Tam tikri simptomai turi specifinių techninių priežasčių, kurios atskleidžia, kaip sistema veikia.

Jei užsidega tik pirmoji šviesos diodų dalis, duomenų signalas grandinėje nesklinda. Paprastai tai reiškia, kad kažkur tarp valdiklio ir tamsiosios dalies yra pažeistas šviesos diodas-kiekvienas šviesos diodas turi sėkmingai priimti duomenis ir perduoti juos į priekį. Lūžio taškas paprastai yra ties paskutiniu veikiančiu šviesos diodu arba pirmame neveikiančiame LED. Rečiau problema kyla dėl duomenų įtampos suderinamumo: WS2812B šviesos diodams reikia didesnių nei 3,5 V duomenų signalų, kad jie būtų registruojami kaip „aukšti“, tačiau kai kurie valdikliai išveda tik 3,3 V, todėl veikimas yra nepatikimas.

Spalvos pasikeitimas iš baltos link rožinės arba oranžinės ilgų važiavimų pabaigoje rodo įtampos kritimą. Mėlyni šviesos diodai turi didesnę tiesioginę įtampą (3,2 V, palyginti su 2,0 V raudona) ir pirmiausia nunyksta, kai maitinimo įtampa mažėja. Sprendimas yra maitinimo įpurškimas-, prijungiant papildomas 5 V linijas paveiktoje sekcijoje.

Mirgėjimas, atsitiktinės spalvos arba „vaivorykštės vėmimas“ rodo duomenų sugadinimą. Galimos priežastys: duomenų linijoje nėra rezistoriaus, duomenų laidas, einantis lygiagrečiai kintamosios srovės laidams (sukeliantis trikdžius), nutrūkę duomenų ryšiai arba juostos veikimas viršijant didžiausią valdiklio vardinį šviesos diodų skaičių. Kiekvienas šviesos diodas padidina duomenų linijos talpą ir atsparumą; daugiau nei 500–800 šviesos diodų, signalo vientisumas pablogėja net ir tobulai sumontavus.

Skydai, kurie užšąla, atsitiktinai paleidžiami iš naujo arba atsijungia nuo „WiFi“ taško dėl maitinimo problemų. „Wi-Fi“ perdavimo pliūpsniai naudoja papildomą srovę,{1}}jei maitinimo šaltinis negali tiekti arba nukrenta įtampa, valdiklio nutrūkimo detektorius suaktyvina atkūrimą. Tai ypač būdinga mažo dydžio 5 V USB adapteriams, kurių vardinė galia yra 2–3 A, kai sistemai tikrai reikia 5–10 A šviesos diodams ir 500 mA valdikliui.

 

Išplėstinės konfigūracijos galimybės

 

Įvaldę pagrindines operacijas, sistema atskleidžia gilesnius tinkinimo sluoksnius.

Iš anksto nustatytas važiavimas dviračiusukuria dinamišką apšvietimą, kuris keičiasi visą dieną be rankinio įsikišimo. Galite užprogramuoti ryto išankstinius nustatymus vėsiais, energijos suteikiančiais mėlynais atspalviais, kurie dienos metu palaipsniui sušyla iki neutralios baltos spalvos, o vakare pereikite prie šilto gintaro spalvos, o naktį pritemdysite iki tamsiai raudonos spalvos. Grojaraščio funkcija automatiškai keičia šiuos išankstinius nustatymus su konfigūruojamu perėjimo laiku ir trukme.

Sinchronizavimastarp kelių plokščių išlaiko darną dideliuose įrenginiuose. WLED UDP protokolas transliuoja kiekvieno valdiklio dabartinę būseną jūsų vietiniame tinkle. Kiti valdikliai priima šias transliacijas ir atspindi efektą-ne gaudami kiekvieno šviesos diodo spalvų duomenis, o vykdydami tą patį efekto algoritmą su sinchronizuotu laiku. Dėl to tinklo srautas yra minimalus ir išlaikomas tobulas sinchronizavimas net naudojant šimtus 3D sienų plokščių su LED lemputėmis.

Segmentų atspindėjimasleidžia be vargo konfigūruoti simetriškus raštus. Dešiniąją skydelio pusę apibrėžkite kaip kairiosios pusės veidrodį, o programinė įranga automatiškai kopijuos pikselius atvirkštine tvarka. Sudėtingus geometrinius raštus programuoti tampa paprasta, kai suprantate indeksavimo sistemą,{2}}kuris šviesos diodas yra 0, į kurią pusę juostelė vingiuoja per skydelį ir kaip segmentų ribos susiejamos su fizinėmis vietomis.

API integravimas atveria programinį valdymą. Namų automatizavimo sistema galėtų reguliuoti apšvietimą pagal kalendoriaus įvykius, orų prognozes ar apsaugos kamerų paleidiklius. Galite automatiškai pritemdyti skydelius, kai įsijungia televizorius, pulsuoti raudonai, kai jutiklis aptinka vandens nuotėkį, arba mirksėti žaliai, kai skamba išmanusis durų skambutis. REST API priima paprastas HTTP komandas, todėl integravimas pasiekiamas net ne{3}}programuotojams, naudojantiems tokius įrankius kaip IFTTT arba Node{4}}RED.

 

Medžiagų mokslas už šviesos sklaidos

 

Fizika, kaip šviesa sklinda per medžiagas ir atsispindi nuo jų, lemia galutinį vizualinį efektą.

Permatomos PVC plokštės išsklaido šviesą, nes fotonai prasiskverbia į medžiagą, susiduria su mikroskopinėmis vidinėmis struktūromis ir nukreipia atsitiktinėmis kryptimis. Sklaidos koeficientas priklauso nuo medžiagos storio, priedų ir paviršiaus apdorojimo. 3 mm plokštė su dideliu sklaidymu sukuria išsklaidytą švytėjimą be matomų karštųjų taškų; 1 mm skydelyje su maža sklaida rodomos skirtingos LED padėtys kaip ryškūs taškai.

Matiniai balti paviršiai turi didelį atspindį (80-90 %) visame matomame spektre, todėl jie idealiai tinka netiesioginio apšvietimo kanalams. Šviesa kelis kartus atsimuša į griovelį prieš išeidama ir kruopščiai sumaišo spalvas. Štai kodėl RGB šviesos diodai gali sukurti baltą spalvą, kai atsispindi nuo matinių paviršių – daugybiniai atšokimai sujungia atskirus raudonos, žalios ir mėlynos spalvos šaltinius į suvokiamą baltą spalvą.

Spektakliai atspindintys paviršiai, tokie kaip poliruotas metalas ar blizgūs dažai, sukuria nukreiptus atspindžius, o ne išsklaidymą. Chromuotame kanale esanti juostelė sukuria šviesias juosteles,{1}}kiekvienas šviesos diodas atsispindi kaip atskira šviesi vieta. Kai kuriuose modeliuose tai išnaudojama: šlifuoto metalo plokštė su LED juostele viršutiniame krašte sukuria dramatišką šviesos srautą žemyn, o šepetėlio raštas sukuria subtilią atspindžio tekstūrą.

Atvirkštinis kvadrato dėsnis paveikia suvokiamą ryškumą: šviesos intensyvumas mažėja kartu su atstumo nuo šaltinio kvadratu. Šviesos diodas, esantis 10 mm už difuzoriaus, atrodo 4 kartus blankesnis nei tas pats šviesos diodas, esantis 5 mm atstumu. Skydelių dizaineriai atsižvelgia į tai, kad-gilesnėms įduboms reikia didesnio LED tankio arba ryškesnių šviesos diodų, kad būtų išlaikytas tolygus apšvietimas.

 

Energijos efektyvumas ir eksploatavimo ekonomika

 

Elektros sąnaudos ir efektyvumo metrika visada svarbi{0}}įrenginiams.

Esant 50 mA vienam šviesos diodui, 300-LED skydelis sunaudoja 15 vatų, kai rodomas visiškai-baltos spalvos ryškumas (daugiausia visi trys spalvų kanalai). Tačiau įprastas naudojimas retai pasiekia šį piką. Mėlynos žydros spalvos efektas gali būti vidutiniškai 10 vatų; blausiai gintaro spalvos naktinė lemputė gali sunaudoti 3 vatus. WLED apima konfigūruojamą srovės ribojimą, kuris neleidžia viršyti nurodytos bendros galios, taip apsaugodamas tiek jūsų maitinimo šaltinį, tiek sąskaitą už elektrą.

Apskaičiuota pagal įprastus naudojimo būdus,{0}}galbūt 8 valandas per dieną esant 50 % vidutiniam ryškumui-300 LED skydelis sunaudoja apie 15–20 kWh per mėnesį. Taikant 0,12 USD/kWh elektros energijos tarifus, tai yra 1,80–2,40 USD mėnesinės eksploatacinės išlaidos. Palyginamas akcentinis apšvietimas naudojant kaitrines ar net LED lemputes dažnai kainuoja daugiau, o apšvietimas yra mažiau pritaikomas.

Efektyvumo pranašumas atsiranda dėl adresuojamo valdymo. Tradicinės RGB juostos turi būti vienodos spalvos per visą jų ilgį; Norint pasiekti daugiaspalvių efektų, reikia kelių atskirų juostų ir sudėtingų laidų. Adresuojamose plokštėse vienu metu pasiekiama šimtai unikalių spalvų naudojant programinę įrangą, nereikia papildomos aparatinės įrangos. Tai sumažina bendrą šviesos diodų skaičių, energijos sąnaudas ir įrengimo sudėtingumą, tuo pačiu išplečiant kūrybines galimybes.

Miego režimai ir ryškumo kreivės dar labiau optimizuoja efektyvumą. Plokštės gali automatiškai pritemdyti vėlyvą vakarą, kai niekas nemato, arba visiškai išsijungti pagal užimtumo jutiklius. Kai kurių valdiklių maitinimo relės funkcija fiziškai atjungia šviesos diodų maitinimą, kai jis nenaudojamas, taip pašalindama net budėjimo režimo srovės suvartojimą, kai maitinami -bet-tamsi šviesos diodai.

 

Dažnai užduodami klausimai

 

Ar galite naudoti įprastas LED juosteles 3D plokštėse?

Ne{0}}adresuojamos LED juostos-to tipo, kai visa juostelė kartu keičia spalvą-veikia su 3D plokštėmis, bet labai riboja poveikį. Jūs gaunate vienos spalvos akcentinį{5}}apšvietimą, o ne tekančios animaciją, spalvų gradientus ar reaktyvius raštus. Adresinės juostelės, tokios kaip WS2812B, kainuoja tik šiek tiek daugiau, tačiau išlaisvina visą technologijos potencialą. Valdiklio ir maitinimo šaltinio reikalavimai išlieka tie patys, todėl verta nuo pat pradžių rinktis adresuojamas juosteles, o ne atnaujinti vėliau.

Kaip išvengti šviesos diodų perkaitimo skydelio viduje?

LED šilumos valdymas priklauso nuo kelių kartu veikiančių veiksnių. Pirma, nenaudokite plokščių nuolat visu šviesumu-dauguma estetinių efektų naudoja 30–50 % ryškumą, o tai generuoja valdomą šilumą. Antra, užtikrinkite oro srautą už plokščių naudodami tarpiklius arba kanalus, o ne sandarindami šviesos diodus nuo tvirtų sienų. Trečia, aliuminio LED kanalai užtikrina šilumą per visą juostos ilgį. Galiausiai kokybiškose LED juostose naudojami stori vario pėdsakai ir efektyvus LED ir PCB sujungimas, pagerinantis šilumos perdavimą. Temperatūra, pasiekianti 50–60 laipsnių, yra normali ir nepažeidžia daugumos juostelių.

Koks yra maksimalus LED juostos ilgis, kurį galite valdyti?

Praktinė riba yra ne juostos ilgis, o šviesos diodų skaičius ir duomenų signalo vientisumas. Vienas mikrovaldiklio duomenų kaištis teoriškai gali valdyti neribotą šviesos diodų skaičių, tačiau signalo pablogėjimas tampa problemiškas, kai vienoje ištisinėje juostoje yra daugiau nei 500–800 atskirų šviesos diodų. Sprendimas yra arba keli trumpesni paleidimai, kurių kiekvienas turi savo duomenų kaištį (WLED palaiko kelis išėjimus), arba duomenų signalo stiprintuvai kas 300–400 šviesos diodų, kurie regeneruoja skaitmeninį signalą. Maitinimo įpurškimas kas 150–200 šviesos diodų apsaugo nuo įtampos kritimo, nepaisant bendro įrenginio dydžio.

Ar šios plokštės veikia su balso padėjėjais, tokiais kaip Alexa?

WLED programinė įranga apima savąją integraciją su Amazon Alexa, Google Assistant ir Apple HomeKit. Atlikę pradinę sąranką naudodami WLED žiniatinklio sąsają, savo padėjėjo programėlėje atrandate skydelį kaip išmanųjį šviesos įrenginį. Balso komandos valdo galią, ryškumą ir spalvas: „Alexa, nustatykite sieninį skydelį į 50 % ryškumą“ arba „Ei, Google, paverskite skydelį mėlynai“. Efektų pasirinkimas balsu veikia naudojant iš anksto nustatytus pavadinimus: „Alexa, suaktyvinkite vaivorykštės režimą“, jei iš anksto pavadinote „Rainbow“. Dauguma šiuolaikinių 3D sienų plokščių su LED apšvietimu palaiko šias valdymo balsu funkcijas, todėl jos patogiai papildo bet kurią išmaniojo namo ekosistemą.