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Adressierbare RGB-LED (WS2812B, SK6812)

Eine RGB-LED mit einem winzigen Controller darin. Häng so viele, wie du willst, an einen Daten-Pin; jede nimmt sich ihre Farbe und reicht den Rest weiter.

Was sie macht#

Jede LED hat vier Pins: VDD (5 V), GND, DIN und DOUT. Der Mikrocontroller schickt einen Strom von Farbdaten in DIN der ersten LED; jede LED behält die ersten 24 Bits (Grün, Rot, Blau) und gibt den Rest über DOUT weiter. Ein GPIO steuert Hunderte LEDs. Bibliotheken: FastLED, Adafruit NeoPixel, led_strip aus ESP-IDF, QMK/ZMK RGB.

Der Katalog hat drei Gehäuse mit unterschiedlicher Pinbelegung (je ein Symbol):

Bauteil Größe Einsatz
WS2812B-V5 5 × 5 mm Underglow, Streifen, Status
WS2812B-2020 2 × 2 mm kleine Statusleuchten
SK6812MINI-E 3.2 × 2.8 mm, Reverse Mount Beleuchtung pro Taste, die durch den Schalter nach oben scheint

Verdrahtung#

  • 100 nF pro LED zwischen VDD und GND, nah an der LED. Das klassische Datenblatt des WS2812B zeichnet einen pro LED; die Revision V5 sagt, sie brauche keinen, aber der Kondensator ist eine billige Versicherung bei einer langen Kette.
  • 330 Ω in Serie zur Datenleitung an der ersten LED (verringert Überschwinger und schützt den Eingang). Adafruit empfiehlt 300–500 Ω am LED-Ende der Leitung.
  • Pufferkondensator dort, wo die 5 V hereinkommen (Elko für Streifen).
  • Versorgung: WS2812B-V5 3.7–5.3 V, SK6812MINI-E 3.7–5.5 V. Eine 5 V-Schiene passt für beide; ein fast leerer LiPo (3.5 V) liegt unter dem Minimum.
  • Datenpegel: Der Eingang braucht 0.7 × VDD, um eine Eins zu lesen: 3.5 V bei 5 V (klassischer WS2812B, SK6812MINI-E). Der WS2812B-V5 verlangt 0.63 × VDD = 3.15 V, also erfüllt 3.3 V-Logik das fast ohne Reserve. An kurzen Leitungen funktioniert es oft; an Kabeln und mit Störungen auf der Masse versagt es. Nimm einen Pegelwandler.
Beispielschaltung: LED_DATA → 330 Ω → D1 DIN; D1 DOUT → D2 DIN. Jede LED hat ihre eigenen 100 nF; C3 ist der Pufferkondensator.
LED_DATA → 330 Ω → D1 DIN; D1 DOUT → D2 DIN. Jede LED hat ihre eigenen 100 nF; C3 ist der Pufferkondensator. Öffne das Beispiel ws2812_chain von dieser Seite in PCB Canvas: „In meinen Schaltplan einfügen“.

Stromversorgung#

Die Datenblätter von WS2812B-V5 und SK6812MINI-E geben jede Farbe mit 12 mA an, volles Weiß sind also etwa 36 mA pro LED. Adafruit kalkuliert für NeoPixel allgemein (andere Revisionen und Klone) mit bis zu 60 mA pro Pixel bei vollem Weiß. Plane mit 60 mA: 60 LEDs können dann 3.6 A ziehen, mehr als USB liefert. Begrenze die Helligkeit in der Firmware und dimensioniere Netzteil und Kupfer entsprechend.

Stolperfallen#

  • Die Pinbelegung unterscheidet sich je nach Gehäuse. Tausch keinen Footprint für 5050 gegen ein Bauteil im Gehäuse 2020; nimm das passende generische Bauteil.
  • Erste LED als Pegelwandler. Manche Platinen versorgen die erste LED mit ~4.3 V (5 V minus eine Diode), damit 3.3 V-Daten ihre Schwelle erreichen; das funktioniert, ist aber ein Hack.
  • Hot-Plugging eines Streifens, bei dem die Datenleitung zuerst Kontakt hat, kann die erste LED zerstören. Verbinde zuerst GND, dann 5 V, dann die Daten.
  • Die Reset-Zeit unterscheidet sich: Die V5 braucht zwischen den Frames mehr als 280 µs Low (das klassische Bauteil 50 µs). Aktuelle Bibliotheken berücksichtigen das; sehr alter Code womöglich nicht.

Footprint#

  • Handlöten: 5050 ist einfach, 2020 braucht Heißluft.
  • JLCPCB: Alle drei sind Extended Parts (Feeder-Gebühr). Die SK6812MINI-E ist Reverse Mount: Sie sitzt in einem Loch in der Platine und leuchtet hindurch.