Evolución de tiras de LED direccionables ESP32 APA102, WS2812, SK6812
ESP32: Elige la mejor tira LED direccionable para tu proyecto. Conoce la evolución de series como APA102, WS2811, SK6812, UCS8903 y más. ¡Descúbrelo ahora!
Una tira de LED direccionable es una tira digital que no solo contiene LEDs, sino que también incluye un chip controlador que permite controlar cada luz LED de forma independiente. Esto significa que cada luz puede tener su propio color y brillo.
En esta entrada del blog, exploraremos los diferentes tipos de tiras de LED direccionables disponibles en el mercado en 2023. También discutiremos cómo utilizar tiras de LED direccionables con ESP32 y los diferentes niveles de voltaje lógico que se pueden emplear. Finalmente, ofreceremos algunas recomendaciones sobre cómo elegir la tira de LED adecuada para tu proyecto.
Diferentes Tipos de Tiras de LED Direccionables #
Hoy en día, hay muchos tipos diferentes de tiras de LED direccionables disponibles en el mercado. Los tipos más comunes de tiras de LED direccionables son aquellas que utilizan los protocolos de control WS2811/WS2812 (también conocidos como Neopixel) o DMX512.
Las tiras de LED direccionables contienen chips controladores que permiten que cada luz LED sea controlada de forma independiente. Esto significa que cada LED puede tener su propio color y brillo. Las tiras de LED direccionables se pueden dividir en cuatro tipos según la señal que utilizan:
- Tiras de LED direccionables de señal única
- Tiras de LED direccionables de doble señal
- Tiras de LED direccionables con reanudación de punto de ruptura
- Tiras de LED DMX512
Las tiras de LED direccionables de señal única utilizan una sola línea de datos para controlar los LEDs. El tipo más común de tira de LED direccionable de señal única es el WS2811/WS2812 (también conocido como Neopixel).
Las tiras de LED direccionables de doble señal utilizan dos líneas de datos para controlar los LEDs.
Las tiras de LED direccionables con reanudación de punto de ruptura son similares a las tiras de LED direccionables de señal única, pero la tira puede seguir funcionando si uno o más LEDs fallan.
Las tiras de LED DMX512 utilizan el protocolo de control DMX512 para controlar los LEDs.
Tiras de LED Direccionables con ESP32 #
La mayoría de las tiras de LED direccionables se pueden controlar utilizando un microcontrolador ESP32, mediante bibliotecas de código abierto, como WLED o FastLED.
Al controlar tiras de LED direccionables con ESP32, es importante considerar el nivel de voltaje de la señal lógica. El voltaje de nivel lógico del ESP32 es de 3.3V, mientras que la mayoría de las tiras de LED direccionables requieren una señal lógica de 5V. En tales casos, se puede utilizar un convertidor de nivel lógico.
Si bien algunas tiras de LED (como WS2812B) se publicitan como compatibles con señales lógicas de 3.3V, a menudo son inestables y pueden introducir fallos inesperados en los patrones de LED o los LEDs podrían ni siquiera encenderse.
WLED #
El Proyecto WLED es una popular biblioteca de código abierto que te permite controlar tiras de LED direccionables utilizando tu smartphone o un navegador web. Soporta una variedad de tiras de LED direccionables, incluyendo WS2812, SK6812, APA102, DMX512 y más.
WLED proporciona una interfaz para una fácil instalación en la placa ESP32, así como una interfaz web y aplicaciones móviles (iOS/Android).
Desde la versión 0.14.0-b1, se incluye de forma predeterminada el Usermod Reactivo al Audio, lo que permite configurar la tira de LED para que reaccione a la música.
FastLED #
El FastLED es otra biblioteca popular para controlar tiras de LED direccionables con ESP32. Soporta una amplia gama de tiras de LED direccionables y proporciona una API simple e intuitiva para controlarlas. Para utilizar FastLED con ESP32, puedes seguir las instrucciones proporcionadas en la documentación de FastLED.
Otras Opciones #
Existen varias otras opciones para controlar tiras de LED direccionables con ESP32, incluyendo:
- LedFX: Un programa ligero y flexible que te permite controlar tus tiras de LED desde tu computadora o smartphone.
- ColorChord: Un software de visualización musical que puede ser utilizado para controlar tiras de LED direccionables.
- Tasmota: Un firmware de código abierto que se puede usar para controlar una variedad de dispositivos de hogar inteligente, incluidas las tiras de LED direccionables.
- Hyperion.ng: Un software de código abierto que se puede usar para crear efectos de iluminación ambiental utilizando tiras de LED direccionables.
¿Por qué WLED? #
WLED es fácil de configurar y poner en marcha. Puedes instalar WLED en una placa ESP32 utilizando la interfaz web. Una vez instalado, puedes utilizar la aplicación móvil de WLED para controlar tus tiras de LED. La aplicación proporciona una interfaz simple e intuitiva para controlar los LEDs y crear efectos de iluminación personalizados.
WLED ofrece User mods, que son scripts personalizados para controlar las tiras de LED. Puedes utilizar mods ya creados o crear los tuyos propios para hacer prácticamente cualquier cosa con tus luces.
Además, desde la versión 0.14.0-b1, el User mod Reactivo al Audio está incluido por defecto, lo que permite sincronizar tus luces LED con la música o los sonidos de películas.
Elegir la tira de LED adecuada para tu proyecto #
Si planeas utilizar WLED, vale la pena elegir una tira de LED que sea compatible con él. Además, si otras bibliotecas de control de LED direccionables son compatibles con la tira de LED, es probable que WLED también la soporte.
De todos modos, al observar las tiras de LED soportadas por WLED, podemos ver prácticamente las opciones más populares entre la comunidad de código abierto. Aquí hay una lista de tiras de LED compatibles con WLED:
Es importante tener en cuenta que siempre hay nuevos tipos de tiras de LED que llegan al mercado con un protocolo de control compatible. Además, existen otros tipos de circuitos integrados (ICs) de controladores de LED que son muy similares a los que son compatibles y podrían ser soportados por WLED al seleccionar el tipo más parecido.
Serie APA #
Los chips LED APA fueron diseñados por APA Electronic Co. LTD., una empresa taiwanesa. Sin embargo, algunas tiras de LED APA1xx también están disponibles de otros fabricantes, como Adafruit Industries LLC.
Adafruit las vende como "Dotstars", especialmente la versión APA102.
No proporciona reanudación de punto de ruptura, lo que significa que si un LED falla, toda la tira no funcionará.
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje de entrada | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| APA102 | RGB | 5V | Sí | No | 19.000 Hz | Enlace |
| APA104 | RGB | 5V | No | No | 4.700 Hz | Enlace |
| APA109 | RGBW | 5V | No | No | 4.700 Hz | Enlace |
APA102 #
Adafruit vende el APA102 como 'Dotstars'. Ofrece una rápida tasa de transmisión de datos de hasta 30 MHz y una frecuencia de actualización muy alta de hasta 19 kHz. Estas son las tiras de LED direccionables preferidas en 2023, si el presupuesto lo permite, incluso si necesitas ese cable adicional para el pin de reloj. El APA102C proporciona un área metálica más grande para una mejor disipación del calor.
APA104 #
Su diseño es muy similar al del WS2812b, ya que viene en el mismo paquete SMD5050. Tiene un voltaje de funcionamiento de 5V y, a diferencia del APA102, no utiliza un pin de reloj separado, por lo que tiene una tasa de transmisión más lenta de 15 MHz y una frecuencia de actualización de 4.7 kHz.
APA109 #
Es igual al APA104 en términos de características y especificaciones, como la frecuencia de actualización, pero ofrece soporte para RGBW.
W281x Serie #
El chip LED WS2812 fue diseñado por WorldSemi, una empresa china que se especializa en circuitos integrados de controladores de LED. WorldSemi es el fabricante original de los productos de la serie WS28xx, pero también están disponibles de otros fabricantes, como Adafruit Industries LLC.
Las tiras de LED de la serie WS281x suelen ser vendidas por Adafruit como "Neopixels", especialmente la versión WS2812b.
La serie WS281x de tiras de LED direccionables son flexibles y generalmente se pueden cortar a cualquier longitud. Usualmente, la serie WS281x funciona a 5V, aunque las versiones más nuevas vienen con opciones de 12V o 24V.
Tienen una tasa de datos generalmente lenta (800 Kbps), por lo que si deseas conectar más de unos pocos cientos de LEDs, tendrías que investigar la salida en paralelo, lo cual añade complejidad, por supuesto.
Las tiras más antiguas de WS281x tienen una frecuencia PWM de 400 Hz, mientras que las más nuevas, a partir de la WS2813, ofrecen una frecuencia de actualización de 200 Hz.
Las versiones más antiguas no proporcionan reanudación de punto de ruptura, mientras que las más nuevas sí lo hacen; por lo tanto, las versiones más antiguas solo requieren un pin de datos, mientras que las más nuevas requieren 2 pines de datos.
No son tan buenas como las APA102, ¡pero son muy baratas!
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje de entrada | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| WS2801 | RGB | 5V | Sí | No | 2500 Hz | Enlace |
| WS2811 | RGB | 5V | No | No | 400 Hz | Enlace |
| WS2812 | RGB | 5V | No | No | 400 Hz | Enlace |
| WS2812B | RGB | 5V | No | No | 400 Hz | Enlace |
| WS2813 | RGB | 5V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
| WS2814 | RGBW | 5V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
| WS2815 | RGB | 12V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
| WS2818 | RGB | 24V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
| WS2818A | RGB | 5V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
| WS2818B | RGB | 12V | No | Sí | 2000 Hz | Enlace |
WS2801 #
El WS2801 es un tipo de tira de LED más antiguo que utiliza una interfaz SPI de 2 hilos para controlar los LEDs, mientras que la serie WS281x posterior utiliza un protocolo de 1 hilo.
WS2811 #
El WS2811 es una versión más nueva, pero sigue siendo externo. Puede controlar 3 LEDs con un solo circuito integrado controlador de LED, pero generalmente controla 1 LED, por lo que se puede cortar en cada LED.
Las versiones actualizadas cambiaron el tiempo para estar más cerca del WS2812; por lo tanto, si tienes chips identificados como WS2811 pero están funcionando mal, intenta usarlos como si fueran WS2812.
WS2812 #
El WS2812 está integrado en el paquete LED en forma SMD5050 y, por lo tanto, se puede cortar en cada LED. El WS2812B es el más común de la serie WS281x, vendido por Adafruit como 'Neopixels'.
Es una versión mejorada del WS2812, que tiene mayor brillo y uniformidad de color, y una transmisión de señal más estable.
WS2813 #
La característica nueva más significativa del WS2813 es su propiedad de bypass de LED. El WS2813 funciona con cables de doble señal, permitiendo una transmisión continua de punto de ruptura de señal. Eso significa que si un LED en el medio de la cadena se quema, el circuito permanece cerrado y los otros LEDs seguirán encendidos. Siempre que no haya otros LEDs adyacentes dañados, los LEDs restantes continuarán funcionando normalmente. Cuando un LED se quema o falla en una tira WS2812B, el circuito se rompe y los otros LEDs después en la cadena no funcionarán.
El WS2813 tiene una frecuencia de actualización más alta de 2000 Hz, mientras que el WS2812B tiene una frecuencia más baja de 400 Hz.
WS2814 #
El WS2814 es el primero en la serie WS281x en ofrecer un diseño RGBW. Tiene las mismas características y frecuencia de actualización que el WS2813, pero viene en un paquete SOP12 externo, en lugar de estar integrado en el LED SMD5050.
WS2815 #
El WS2815 es relativo y tiene las mismas características que el WS2813, pero funciona con 12V en lugar de 5V.
WS2818 #
La versión más reciente de la serie WS281x parece ser una actualización del WS2814, ya que tiene especificaciones similares y viene en un paquete SOP8 externo.
Es muy reciente y no está ampliamente disponible en el mercado, pero deberían empezar a aparecer cada vez más pronto. También considera que los tiempos pueden haber cambiado un poco y que bibliotecas populares como WLED o FastLED podrían no soportarlo de forma nativa.
Viene en varias versiones: WS2818: 24V, WS2818A: 5V, WS2818B: 12V
SK Serie #
Los circuitos integrados de controlador de LED direccionables de la serie SK están diseñados por OPSCO Optoelectronics, una empresa china. Son muy similares a la serie WS281x en términos de rendimiento. Además, vienen integrados en el mismo paquete que el WS2812b, SMD5050. Ambos tienen interfaces y órdenes de color similares. Sin embargo, la serie SK tiene un color y brillo independientes del voltaje en un amplio rango de voltaje, lo que significa que los colores de los LEDs no deberían verse afectados por una caída en el voltaje de suministro tanto como sucede con el WS2812B, por ejemplo.
Generalmente, puede ser una buena alternativa en caso de que la serie WS281x no esté disponible, ya que tienen un precio similar.
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SK6812 | RGBW | 5V | No | No | 1200 Hz | Enlace |
| SK6813 | RGB | 5V | No | Sí | 1200 Hz | Enlace |
| SK6818 | RGBW | 5V | No | No | 1200 Hz | Enlace |
| SK6822 | RGB | 5V | No | Sí | 1200 Hz | Enlace |
| SK9822 | RGB | 5V | Sí | No | 4600 Hz | Enlace |
SK6812 #
Es igual al SK6813 en términos de rendimiento, pero tiene soporte para RGBW.
SK6813 #
Utiliza una sola línea de datos para la comunicación, por lo que no tiene reanudación de punto de ruptura, lo que significa que si un LED se rompe, toda la tira no funcionará. Normalmente utiliza el orden de colores RGB (Rojo-Verde-Azul). Viene en dos variantes: 5V o 12V. La variante de 12V se llama SK6813HV, donde 'HV' significa 'alta tensión'. El SK6813HV utiliza 12V como su entrada de potencia principal para cada chip, VDD, que luego se reduce a 5V dentro de cada píxel para sus requisitos lógicos. Esto permite que cadenas más largas de píxeles se alimenten en serie, reduciendo la necesidad de inyección de energía.
SK6818 #
Es igual al SK6822 en términos de rendimiento, pero tiene soporte para RGBW.
SK6822 #
Utiliza 2 cables para la comunicación de datos, uno para datos y otro para la función de reanudación de punto de ruptura, lo que permite omitir el LED si falla. Normalmente utiliza el orden de colores GRB (Verde-Rojo-Azul).
SK9822 #
A menudo se le llama clon o alternativa del APA102, ya que tiene especificaciones muy similares. A menudo se considera más asequible que los LEDs APA102. Sin embargo, hay algunas diferencias a tener en cuenta: Orden de color: el SK9822 utiliza normalmente el orden de colores GRB (Verde-Rojo-Azul), mientras que el APA102 utiliza el orden de colores BGR (Azul-Verde-Rojo). Temporización: puede haber ligeras diferencias en la temporización del protocolo de comunicación entre el SK9822 y el APA102.
UCS Serie #
La serie UCS de tiras de LED direccionables incluye UCS8903 y UCS8904. Estas tiras de LED son flexibles y se pueden cortar a cualquier longitud.
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| UCS8903 | RGB | 5 - 24V | No | No | 1000 Hz | Enlace |
| UCS8904 | RGBW | 5 - 24V | No | No | 1000 Hz | Enlace |
UCS8903 #
El diseño de datos de color de 16 bits del UCS8903 mejora la resolución de color y las curvas de atenuación. Su tasa de PWM es un poco lenta, pero aún ofrece imágenes sin parpadeo en cámaras estándar. El circuito de control viene en un paquete SOP8, lo que permite más flexibilidad en la elección de LEDs.
UCS8904 #
El UCS8904 ofrece todas las mismas características que su versión RGB, UCS8903, pero está dedicado a RGBW. El circuito de control viene en un paquete SOP8, proporcionando más opciones para la selección de LEDs.
TM Serie #
La serie TM de tiras de LED direccionables incluye TM1814 y TM1829. Estas tiras de LED son flexibles y se pueden cortar a cualquier longitud. Se utilizan en diversas aplicaciones, como decoración del hogar, bares, decoración de KTV, paisajes de jardines, estadios, salas de exposiciones, hoteles, villas, clubes de alta gama y más.
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TM1814 | RGBW | 5 - 32V | No | No | 1000 Hz | Enlace |
| TM1829 | RGB | 5 - 24V | No | No | 7000 Hz | Enlace |
TM1814 #
El diseño de datos de color de 12 bits del TM1814 mejora la resolución de color y las curvas de atenuación. Su tasa de PWM es ligeramente más rápida que la de la serie UCS y ofrece imágenes sin parpadeo en cámaras estándar. El circuito de control viene en un paquete SOP8, lo que permite más flexibilidad en la elección de LEDs.
TM1829 #
El TM1829 es una versión mejorada del TM1814. Cuenta con ópticas mejoradas que aumentan la tasa de PWM y un método de temporización de datos diferente que facilita velocidades de transferencia de datos más rápidas. El chip recibe datos del controlador y los envía al siguiente LED en la cadena.
LDP Serie #
Las tiras de la serie LDP son fabricadas por Qiancai Electronics, una empresa china.
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LPD6803 | RGB | 5 - 12V | Sí | No | 1000 Hz | Enlace |
| LPD8806 | RGB | 5 - 12V | Sí | No | 4000 Hz | Enlace |
LDP6803 #
El LDP6803 proporciona colores RGB de 5 bits y una frecuencia de PWM de 1000 Hz, lo que lo convierte en una tira de LED de rendimiento promedio. Es una versión bastante antigua, por lo que no es una gran sorpresa.
LDP8806 #
La versión mejorada del LDP6803, el LDP8806, proporciona colores RGB de 8 bits y tiene una frecuencia de PWM mejorada 4 veces, alcanzando los 4000 Hz, lo que lo convierte en una tira de LED potente.
Otros #
Las series de tiras de LED direccionables mencionadas anteriormente son solo las más populares entre las muchas tiras de LED disponibles. Aunque no cubrimos TODAS las tiras de LED direccionables, hemos abarcado aquellas que están ampliamente disponibles en el mercado y que cuentan con buena documentación sobre los protocolos utilizados para controlar los LEDs.
Además de las series mencionadas, también hay otras tiras de LED de diferentes fabricantes que actualmente solo tienen una opción disponible:
GS8208 #
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GS8208 | RGB | 12V | No | Sí | 8000 Hz | Enlace |
El GS8208 es fabricado por la empresa Genesis-Systech y cuenta con una impresionante frecuencia de PWM de 8000 Hz, lo cual es bastante alto en comparación con el promedio de otras tiras de LED direccionables. Aunque es más lento que el APA102, sigue siendo mucho mejor que la serie WS281x. El GS8208 controla LEDs de 8 bits con corrección gamma integrada de 12 bits. Además, el GS8208 permite un sistema de píxeles de corriente constante a través de una conexión en serie de LEDs.
P9813 #
| IC de controlador LED | Colores | Voltaje | Canal de reloj | Reanudación de punto de ruptura | Frecuencia PWM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| P9813 | RGB | 5 - 24V | Sí | No | 4500 Hz | Enlace |
El P9813 es fabricado por Power MOS Microelectronics (anteriormente DMS Microelectronics) en China. El circuito de control viene en un paquete SOP14, lo que permite más flexibilidad en la elección de LEDs. La tira de LED P9813 es un controlador IC de corriente constante de 3 canales con registros de desplazamiento en serie internos y circuitos de controlador en cascada, utilizando tecnología CMOS de alta tensión avanzada para lograr un ajuste de escala de grises de 256 niveles y generar 16 millones de efectos de persecución de color dinámico, que son adecuados para iluminación industrial.
Conclusión #
Con la gran popularidad y demanda, hoy en día hay muchos tipos diferentes de tiras de LED direccionables. Todas ofrecen la misma funcionalidad para controlar cada LED en la tira de manera individual, pero cada tira presenta diferentes especificaciones, como opciones de color (RGB, RGBW), diferentes frecuencias de PWM y la inclusión o no de características como la reanudación de punto de ruptura.
Con tantas opciones, puede resultar abrumador elegir la mejor tira de LED, pero esperamos que esta guía te ayude a tomar una decisión y seleccionar la tira más adecuada para tu proyecto.