Ledstrips voor buiten: aan de slag met programmeerbare buitenverlichting
Met verlichting kun je heel veel kanten op. Het kan functioneel zijn, maar ook sfeer brengen of juist je huis veiliger maken. Voor buitenverlichting geldt dat net zo goed! Daarom gaan we met ledstrips aan de slag die je buiten kunt gebruiken en op verschillende manieren kunt inzetten. We kiezen voor programmeerbare strips met microcontroller. Zo breng je niet alleen licht in het donker, maar zorg je ook voor kleuraccenten of speel je met effecten.
Heb jij ooit willen experimenteren met programmeerbare buitenverlichting? Dan ben je bij ons aan het juiste adres. In dit artikel laten we jou zien hoe. We behandelen het volgende
- benodigdheden
- Led verlichting
- Microcontrollers
- Wil jij meer leren over slimme verlichting? Lees dan: Slimme verlichting voor buiten, wat zijn je opties?
Binnenshuis is menig rand of koof voorzien van een ledstrip. Maar wist je dat je ze ook heel goed buiten kunt toepassen? Je kunt er heel mooie accenten mee aanbrengen of juist voor een rustige, gelijkmatige verlichting zorgen. De eenvoudigste ledstrips hebben één kleur en vereisen alleen een voedingsaansluiting. Dat kan natuurlijk een prima basis zijn. Voor dit artikel kiezen we echter voor strips met individueel adresseerbare leds. Dat betekent in feite dat je elke pixel op de strip een eigen kleur en helderheid kunt geven. Je kunt daarmee leuke effecten bereiken.
De bij dit project gekozen strips hebben nog een extra led voor een mooier en efficiënter warmwit licht. De kleuren en effecten kun je dan bijvoorbeeld bewaren voor de feestdagen. Enkel een voeding volstaat hier logischerwijs niet: je moet de leds op de strip immers aansturen. Je kunt hiervoor een Raspberry Pi inzetten, maar een microcontroller zoals de ESP32 is veel voordeliger en gemakkelijker te krijgen. In combinatie met de WLED-software (zie paragraaf 7) kun je hier bovendien alle kanten mee op. Je kunt de ledstrips bijvoorbeeld bedienen via een browser of app, maar ook integreren met software voor thuisautomatisering, zoals Home Assistant. Als je niet voor een zelfbouwoplossing kiest, kun je in de winkel ook complete sets met slimme ledstrips voor buiten vinden (zie het gelijknamige kader), die hoef je enkel nog maar te monteren. Deze strips zijn over het algemeen wel wat duurder en geven je vaak minder mogelijkheden.
Met ledstrips, zoals deze van Philips Hue, kun je ook buiten sfeer creëren of accenten aanbrengen (bron: Signify).
**Slimme ledstrips voor buiten **
De meeste sets met ledstrips voor buiten bedien je met een afstandsbediening. Er zijn ook slimme opties op basis van Zigbee. Philips levert bijvoorbeeld de Lightstrip Outdoor (219,99 euro voor 5 meter). Met de bevestigingsklemmen plaats je deze onder een rand of langs een kozijn. Je hebt een stopcontact nodig op maximaal zo’n vijf meter afstand. Na montage koppel je de strip aan de Hue Bridge waarna je kleur en helderheid via de Hue-app regelt.
Innr heeft een voordelig alternatief met de Outdoor Flex Light (verkrijgbaar in wit of in kleur (99,99 euro voor 4 meter). Deze werkt in combinatie met de bridge van Innr zelf of met de Hue Bridge. Let er op dat je de strips van Philips en Innr in tegenstelling tot onze zelfbouwoplossing niet kunt inkorten of verlengen. Meestal zit er ook geen plakstrip op. De strips geven wel van zichzelf al een mooi diffuus licht, waardoor je ze in het zicht op kunt hangen zonder profiel. Een beperking is soms de verbinding met de bridge. Die moet binnen tien meter zijn geplaatst als er geen andere lamp tussen zit.
De Lightstrip Outdoor voor Philips Hue brengt sfeer in je tuin.
Wat heb je nodig
In dit artikel gaan we een ledstrip met een lengte van naar keuze vijf of tien meter maken. Voor beide opties hebben we een boodschappenlijstje gemaakt. Als ledstrip kiezen we een SK6812-strip met dertig leds per meter. Daar is de voeding op berekend. Er zijn diverse leveranciers voor voeding en ledstrips. We hebben goede ervaringen met BTF-Lighting, beschikbaar op Amazon en AliExpress.
Als microcontroller gebruiken we een ESP32-module (ongeveer 5 euro). Verder gebruiken we een aluminium profiel met een diffuse kap. Daar zitten alle accessoires al bij voor de montage. Als de ledstrips niet in het zicht komen, kun je ze eventueel zonder profiel aanbrengen. Verder komen er ook nog wat kabels bij en mogelijk extra toebehoren. Als het bijvoorbeeld niet lukt om alles in een waterdichte ruimte aan te sluiten, kun je een waterdichte box gebruiken. We zullen de gemaakte keuzes en eventuele alternatieven in de volgende paragrafen toelichten.
Boodschappenlijstje voor een ledstrip van vijf of tien meter.
Welke ledstrip?
We gebruiken individueel adresseerbare 5V-ledstrips van het type SK6812. Deze komt op veel punten overeen met het bekendere WS2812b-model. De SK6812 is echter minder gevoelig voor spanningsterugval, waardoor de kleuren correcter blijven over grotere afstanden.
De SK6812-ledstrip is bovendien niet alleen als RGB-variant (kleur) leverbaar, maar ook in een RGBW-variant (kleur plus wit licht). Hoewel met RGB óók wit kan worden gemaakt, zorgt de extra witte led in de RGBW-variant voor een veel mooier en helderder wit licht. Bovendien hoef je dan de kleuren niet te gebruiken, waardoor het stroomverbruik lager zal zijn. Kies uiteraard een waterdichte variant die IP67 of IP68 gecertificeerd is, of eventueel een IP65-type in een profiel. Evengoed moet je wel zorgvuldig zijn bij het aansluiten, daar komen we in paragraaf 6 nog op terug. Overigens kun je vaak ook nog de gewenste kleurtemperatuur voor de witte led kiezen. Wij selecteerden warmwit maar dat is ook weer afhankelijk van de toepassing (zie kader ‘Beste kleurtemperatuur voor buiten’).
©Simon - stock.adobe.com
We kiezen een ledstrip die kleur én warmwit licht kan uitstralen.
Beste kleurtemperatuur voor buiten
Bij een RGBW-ledstrip kun je vaak de kleurtemperatuur voor de witte led kiezen. Dat kan bijvoorbeeld warmwit zijn (meestal aangegeven als RGBWW), neutraalwit (RGBNW) of koudwit (RGBCW). De fabrikant zal doorgaans de kleurtemperatuur specificeren die er volgens hem bij hoort. Dat kan wel wat verschillen per fabrikant. Grofweg onderscheiden we voor de kleurtemperatuur extra warmwit (tot 2700K), warmwit (2700K tot 3000K), neutraalwit (3000K tot 4000K) en koudwit (4000K of meer). Bij buitenverlichting zal warmwit meestal de voorkeur hebben. Als de lampen vooral een veiligheidsfunctie hebben, kun je een koelere temperatuur kiezen, zoals koudwit. Een koudere tint zal ook een natuurlijke omgeving beter tot zijn recht laten komen. In specifieke situaties kun je zelfs voor daglicht kiezen, dit ligt rond 6500K.
©ohsuriya - stock.adobe.com
Ook bij ledstrips heb je vaak keuze in de gewenste kleurtemperatuur.
Aantal leds per meter
Je hebt bij de meeste ledstrips keuze in het aantal leds per meter ledstrip. Het meest gangbaar zijn 30, 60 of 144 leds per meter. We noemen het leds, maar het zijn in feite SMD-componenten met drie (RGB) of vier (RGBW) leds per component. Uiteraard geeft een dubbel aantal leds een dubbele lichtopbrengst en mooie, egalere verdeling. Maar het stroomverbruik is ook evenredig hoger. De spanning zal door de interne weerstand altijd wat teruglopen. Bij ledstrips die op ‘slechts’ 5 volt werken, is dat eerder een probleem. En dat wordt nog groter als er een groter aantal leds per meter is geplaatst. Daarom kiezen we voor ledstrips met 30 leds per meter. De componenten zijn daarbij met ongeveer 2,8 cm tussenruimte geplaatst. Dat zie je al bijna niet meer op iets grotere afstand, mede dankzij de diffuse kap. De lichtopbrengst zal iets lager zijn, maar je hebt buiten geen zee van licht nodig.
©Narongsak Yaisumlee
Bij ledstrips heb je vaak keuze in de dichtheid van leds op de strip.
Welke voeding
Een voordeel van het werken met 5V is dat één voeding volstaat voor de ledstrips en de microcontroller. Het vereiste wattage hangt vooral van de ledstrips af, want de controller verbruikt nauwelijks stroom. Volgens de fabrikant verbruikt de ledstrip bij 30 leds per meter maximaal 9 watt. Bij 60 leds per meter is dat het dubbele. Dat is heel ruim, zeker omdat zelden alle leds volop branden. We kiezen hier een 50W-voeding (5V/10A) voor vijf meter. Bij dit wattage kun je een soort laptop-achtige voeding kiezen. Voor tien meter is een 100W-voeding nodig (5V/20A). Dit zijn meestal voedingen met metalen behuizing.
Het wattage van de voeding stem je af op de gebruikte ledstrips.
Microcontroller
Als controller gebruiken we een ESP32-module. Die is in Computer!Totaal al vaker aan bod gekomen. De ESP8266 is ook een optie, maar die heeft bij een groter aantal leds wel wat beperkingen, bijvoorbeeld bij langere ledstrips of een groter aantal leds per meter. Via https://kno.wled.ge/features/multi-strip/ lees je daar meer over.
Bij de ESP32-module kun je voor de hoogste prestaties tot 512 leds op een enkele GPIO-pin aansluiten. Bij tien meter kom je met 30 leds per meter op niet meer dan 300 leds. Er is dan evengoed nog genoeg ademruimte. De ESP32-module kan namelijk tot 1000 leds per uitgang over vier uitgangen aansturen met nog altijd goede prestaties. Dat is bij 30 leds per meter meer dan 130 meter aan ledstrip! Bij dat soort grotere projecten is 5 volt niet praktisch vanwege de hoge stroom en zul je eerder met 12 volt werken, zoals bij een WS2815-ledstrip. Maar die is echter niet in RGBW-variant leverbaar.
©Tomasz - stock.adobe.com
We kiezen als microcontroller voor de veelzijdige ESP32.
Wel of geen profiel?
Op de gekozen ledstrip zie je alle componenten zitten en het licht is ook wat fel als je er in kijkt. Daarom plaats je deze liever niet direct in het zicht. In sommige gevallen kun je ze bijvoorbeeld in een nis of achter een rand wegwerken. Voor plaatsing in het zicht raden we een profiel aan. Dat is een doorgaans aluminium behuizing met plastic kap die zorgt voor een diffuus licht. Dat geeft ook een veel strakkere uitstraling en je kunt de individuele leds nauwelijks onderscheiden. Bij sommige ledstrips kun je overigens nog kiezen tussen een witte of zwarte achtergrond. Kies dan liefst voor de witte variant, omdat die het licht ook al beter zal verspreiden. We hebben bij het project een hoekprofiel van 45 graden gebruikt. Een recht profiel kan uiteraard ook. Je vindt een ruim aanbod bij onder meer Conrad en Amazon.
©Fukume - stock.adobe.com
Als je een ledstrip netjes weg kan werken, is geen profiel nodig.
Alles aansluiten
De ledstrips zijn waterdicht volgens de IP67-norm en daarom verhuld in een siliconenbuis. De aansluitingen zelf zijn meestal niet waterdicht. Je kunt ze waterdicht maken door bijvoorbeeld de contacten te lijmen met een lijmpistool. Je kunt de ledstrip op maat knippen op de stippellijn, maar ook dan moet je het weer waterdicht maken!
Je hebt uiteraard de nodige kabels nodig voor het aansluiten van de ledstrips op de voeding. Deze moeten dik genoeg zijn voor de gevraagde stroom. Bij voorkeur sluit je de voeding om de 2,5 meter aan. Bij 5 meter komt dat neer op het begin en einde van de strip. Dan heb je de minste spanningsval en kun je de ledstrip waarschijnlijk ook veel feller laten werken. Verder heb je één datakabel nodig vanaf pin D2 (GPIO 2) op de controller naar de ingang van de voorste ledstrip. Bij een langere datakabel zul je soms een zogenoemde level shifter nodig hebben, die de lagere 3,3 volt van de ESP32-module omzet naar 5 volt, de spanning die de ledstrip verwacht. Voor de veiligheid kun je met zekeringen werken. De waarde stem je af op de stroom die door de kabels mag lopen.
©ROMAN BUDNYI
Zorg dat de aansluiting op de (waterdichte) ledstrip óók waterdicht is.
Microcontroller programmeren
WLED is een heel populaire optie voor zelfbouw-ledstrips. De software werkt in combinatie met een ESP32-module beter en flexibeler dan de meeste specifieke ledcontrollers. Je kunt de software eenvoudig flashen op de microcontroller. Het ontwikkelbordje sluit je daarbij alléén aan op de pc (direct via usb) en dus niet op een voeding. Voor het flashen gebruiken we de ESPHome Flasher voor Windows. Slechts in een enkel geval zul je de usb-naar-UART-drivers hoeven te installeren. De bewuste tool zal de COM-poort van de ESP32-module als het goed is herkennen, waarna je het image voor WLED kunt flashen. Het image kun je downloaden via https://github.com/Aircoookie/WLED/releases. Kies de meest recente ESP32.bin-uitvoering. Raadpleeg eventueel de instructies op de website van WLED als het niet lukt.
Met deze tool voor ESPHome kun je een ESP32-module eenvoudig voorzien van WLED.
WLED in gebruik nemen
Je kunt WLED eenvoudig in gebruik nemen. Log met een smartphone, tablet of laptop in op de hotspot genaamd WLED-AP met het wachtwoord wled1234. Bezoek dan met een browser het adres 4.3.2.1. Je kunt nu de instellingen van je wifi-netwerk opgeven, zodat de microcontroller zelf direct verbinding met je netwerk maakt. Je kunt ook een naam kiezen, bijvoorbeeld wled-buiten.local. Via dat adres stel je de ledstrips eenvoudig in met een browser en bedien je ze.
WLED maakt een hotspot aan voor de eerste configuratie.
Werken met WLED
We gaan via de gebruikersinterface van WLED eerst naar Config voor het instellen van de gebruikte leds. Zowel het type als het aantal leds is van belang. Als je dat te laag instelt, zullen de leds verderop niet branden. Je ziet ook welke voeding wordt aanbevolen en kunt eventueel een stroomlimiet instellen. Verder kies je onder Colors een kleur of een patroon en selecteer je onder Effects een van de meer dan honderd effecten. Onder Segments deel je een ledstrip desgewenst op in segmenten. Die kun je dan een aparte kleur of helderheid geven.
Voor de configuratie ga je naar PC Mode. Vink dan rechts een segment aan. Je kunt dan kleur, patroon en effect kiezen. De ledstrips die draaien op de WLED-software kun je ook via andere programma’s besturen. Zo geef je lichtshows door de software xLights op je pc te installeren. Die werkt samen met WLED. En Home Assistant heeft een prima integratie voor WLED, zodat je ook automatiseringen kunt maken. Denk bijvoorbeeld aan het aanzetten van je lampen bij een melding van beweging door een buitensensor. Of felle rode lampen bij een vermoeden van inbraak.
Je microcontroller met WLED is onder andere via een app toegankelijk.
**Nameten van je ledstrips **
Ben je niet tevreden over de helderheid die je kunt bereiken met de ledstrips? Of wijken de kleuren af? Dan raden we aan om na te meten welk wattage je uit de voeding haalt. Dat kan bijvoorbeeld door de stroom te meten met een multimeter en te vermenigvuldigen met de spanning (5 volt). Als je zelfs op volle helderheid, met alle leds actief, maar een deel van het vermogen van de voeding benut, kan dit komen doordat de ledstrips en kabels een te grote weerstand vormen. Als je dikkere kabels gebruikt en de voeding zowel aan het begin als einde van elke 5 meter aansluit, zul je al veel verbetering zien.
©Vladimir Zhupanenko - stock.adobe.com
Meet je ledstrips na als je bijvoorbeeld niet de gewenste helderheid bereikt.
Wel zo leuk: een eigen pictogram voor je eigen app.