Die Grundlagen der WS2812b/WS2811 LED Pixel

Im normalen Sprachgebrauch liest man oft von WS2811 oder WS2812b Pixeln. Die sogenannten Pixel sind aber ein Zusammenschluss zweier Komponenten:

1. Die LED 

Bei LED-Strips treten Sie meist in Form einer 5050 SMD mit einer Größe von 5 mm x 5 mm und einer Lichtstärke von ca. 16-22 Lumen auf. Der Verbrauch der LED kann je nach Lichtstärke bis zu 60 mAh betragen.In Ketten sind hauptsächlich 8mm RGB-LEDs verbaut, die in der Lichtstärke und dem Verbrauch den 5050 SMDs ähnlich sind. Ungeachtet welche LED verbaut ist, handelt es sich um eine RGB LED.

2. Der Chip 

Der Chip ermöglicht es, dass die einzelnen Farben Rot, Grün, und Blau der LED angesteuert werden können. Die Chips ermöglichen es auch, dass Kombinationen aus den einzelnen Farben möglich sind und die Intensität der LED gesteuert werden kann. Das „WS“ im WS2811 steht für „WorldSemi“ und bezeichnet damit den Hersteller der Chips WS2811, WS2812 und WS2812B. Die Chips empfangen und verarbeiten das Signal und schleifen die weiteren Signale zum nächsten Chip durch. (So ganz rudimentär erklärt). Zur genauen Funktion der Chips folgt ein weiter Beitrag.

Die gängigste Spannung bei den Strips und Ketten sind 5Volt DC und 12Volt DC.

Die Pixel können zu 100derten zusammengeschlossen werden, wie z.B. in LED Strips. Diese können z.B. 5 Meter lang sein und 300 Pixel enthalten.
Led Ketten sind meist mit 50Pixel bestückt.

Was beide Arten gemeinsam haben ist die Signalrichtung die Ketten oder Strips haben deshalb einen Signal-Eingang und Signal-Ausgang. Am Ausgang kann dann eine weitere Kette oder ein weiterer Strip angeschlossen werden. Da die meisten Controller auf ihren einzelnen Ausgängen nur maximal 1024 Pixel ansteuern können ist das die gängigste Obergrenze der Verkettung.

Auf LED-Streifen finden sich Pfeile zwischen den Pixeln, die die Übertragungsrichtung der Daten anzeigen.

Bei LED-Ketten ist auf der Eingangs- oder Ausgangsseite ebenfalls ein Pfeil zu finden (Lässt sich oft sehr schwer erkennen).

Ein weiterer Knackpunkt der Verkettung mehrerer Strips/Ketten ist der Stromverbrauch. Jeder Pixel ist ein Widerstand. Am Ende der jeweiligen Kette/Strip bleibt damit nur ein Reststrom übrig um in die anschließende Kette einspeist zu werden. Deshalb sollte bei 100% Lichtstärke nach 50 Pixel (Bei Ketten) neu eingespeist werden. Bei Strips sollte nach jedem Stripe neu eingespeist werden.

Die Menge der Pixel die angesteuert werden sollen ist auch ausschlaggebend für die Auswahl des passenden Netzteiles. Nehmen wir einmal an, wir nutzen 100Pixel und die Lichtstärke beträgt 100%. Im höchsten Fall wird dann bei der Farbe Weiß 60mAh pro Pixel benötigt! Das sind bei 100Pixeln bereits 6 Ampere und 30 Watt (5V) bzw. 72 Watt (12V)! Dazu sollte man dann noch 20% Puffer geben.