Ledstrips zijn leuk en veilig om mee te werken en bovendien flexibel inzetbaar. Je kunt ze bijvoorbeeld gebruiken als sfeerverlichting in woonkamer of tuin. Programmeerbare ledstrips maken het nóg leuker om te experimenteren met licht. Daarmee kun je met kleuren, effecten en patronen werken. Met WLED hoef je niet eens echt te programmeren.

Met ledverlichting en ledstrips kun je vrijwel alle soorten licht maken en je creativiteit de vrije loop laten. In dit artikel kijken we naar ledstrips. Deze kun je flexibel inzetten. Zo kun je ze aan de binnenkant van een koof langs het plafond monteren voor een indirecte verlichting. Omdat het licht mooi wordt verdeeld, kan dit prima als (sfeervolle) basisverlichting dienen. In een koof kun je ook gemakkelijk extra kabels kwijt.

Als alternatief zou je ook een aluminium profiel met kap tegen het plafond kunnen monteren waarin je de ledstrips plaatst. Zo’n profiel is eigenlijk altijd raadzaam: het houdt stof weg en aluminium geleidt warmte, wat de levensduur van de leds ten goede komt. Bij een profiel in het zicht kun je een diffuse kap gebruiken die de elektronica verbergt en het licht mooier verdeeld. Ledstrips worden ook vaak buiten gebruikt.

Voor het monteren van ledstrips kun je doorgaans (bijgeleverde) clipjes gebruiken of dubbelzijdige klevende tape. Dit laatste gaat meestal prima, want het geheel weegt niet veel. De ledstrip zelf heeft ook een kleefzijde, dus die plak je zo in het profiel.

Vele varianten

Ledstrips zijn er in allerlei soorten en maten. Zo varieert de lengte van de strip (veelal 1, 2 of 5 meter), de spanning (doorgaans 5, 12 of 24 volt), de dichtheid van leds op de strip en de waterdichtheid. Bij dit artikel gebruikten we ledstrips met de populaire WS2812B.

Op een ledstrip zijn de componenten, die we pixels noemen, achter elkaar geplaatst, meestal met 30 of 60 per meter. Voor elke component kan de kleur (rgb) en helderheid afzonderlijk worden geregeld. De strip werkt op 5 volt. Je kunt er meerdere achter elkaar gebruiken, maar zeker bij hoge dichtheid van de leds en bij langere lengtes moet je de spanningsvoorziening goed in de gaten houden, waarover later meer.

Wat waterdichtheid betreft heb je bij dit type nog diverse opties. Hiervoor kijk je naar de beschermingsgraad. Bekend zijn vooral IP30 voor gebruik binnenshuis en IP65 of IP67 voor buitenshuis. Voor binnen kun je het beste IP30 kiezen, omdat deze strips gemakkelijker zijn te verwerken; denk aan het doorknippen en aan elkaar solderen van losse eindjes.

©PXimport

Ledstrips aansturen

Om een ledstrip aan te sturen heb je maar één pin van een microcontroller nodig (zie het kader hieronder ‘Hoe werken ledstrips?’). Voor het aansturen kun je een Raspberry Pi of Arduino gebruiken, maar ook een ESP8266- of ESP32-microcontroller. Wij kiezen voor de wat krachtigere ESP32. Daarop installeren we de software WLED. Ook voor een beginner is dat goed te doen. Dankzij WLED hoef je namelijk niet zelf te programmeren.

Na het flashen van de software maakt je microcontroller een wifi-hotspot aan waar je kunt inloggen om de eerste configuratie af te handelen en om verbinding met je eigen wifi-netwerk te maken. Daarna kun je de ledstrips eenvoudig via een browser of app bedienen. Ook is integratie met Home Assistant mogelijk, de bekende software voor thuisautomatisering, waar we al vaker over hebben geschreven. Je hebt dus ook direct slimme verlichting.

©PXimport

Hoe werken ledstrips?

Ledstrips met de WS2812B zijn erg populair en relatief makkelijk te gebruiken. Maar hoe werken ze precies en wat gebeurt er als je deze aanstuurt? Elke component op de strip (of pixel) kan de kleuren rood, groen en blauw weergeven en heeft een ingang en uitgang voor data. Die data wordt binnen de component verwerkt.

Feitelijk stuurt de microcontroller een lange ‘puls-trein’ met voor elke pixel de gewenste kleur en helderheid. Iedere component ‘snoept’ zijn informatie eraf en geeft het restant door. Daarom zul je in WLED het aantal pixels moeten instellen, zodat feitelijk die puls-trein lang genoeg is. De volgorde van de pixels maakt ook niet uit, zolang de uitgang van de ene pixel maar naar de ingang van de volgende gaat. Je mag de strip dus ook tussen iedere pixel losknippen, op de kniplijn, om deze in te korten of aan een tweede strip te koppelen.

©PXimport

Spanningsvoorziening

Zowel de microcontroller als de ledstrips hebben een voeding nodig. Dat mag dezelfde voeding zijn, beide werken namelijk met 5 volt. Gebruik je een aparte voeding, zorg dan dat de ground (gnd) gemeenschappelijk is. Je zou optioneel de voeding voor de leds kunnen aan- en uitschakelen met een relais, via een pin op de microcontroller. WLED biedt daar standaard ondersteuning voor. De WS2812B verbruikt namelijk altijd wat stroom, ook als deze geen licht geeft. Het stand-bygebruik kun je hiermee beperken.

Wat voor voeding je nodig hebt, hangt af van het aantal pixels en de gewenste helderheid. Bij de WS2812B kun je uitgaan van tot 60 milliampère (mA) per pixel. Dat is bij de kleur wit, waarbij alle leds (rood, groen en blauw) zullen branden, en met volledige helderheid. Bij 60 pixels per meter gaat het om 3,6 ampère (A) per meter. Voor 5 meter heb je zodoende een voeding nodig die 18 ampère kan leveren, dus 90 watt in totaal. We raden aan wat extra marge te nemen. Bekend en degelijk zijn bijvoorbeeld de voedingen van Mean Well.

©PXimport

Spanningsval

Een probleem bij het werken met ledstrips, vooral bij 5 volt, is dat er een flinke spanningsval kan optreden, zeker bij grotere lengtes. Hierdoor branden de leds aan het einde van de strip minder fel of met afwijkende kleuren. Een tweede probleem is dat er zeker bij hogere helderheid een relatief grote stroom kan lopen, wat onveilige situaties kan opleveren.

Genoemde problemen kun je oplossen door extra voedingskabels parallel aan te sluiten, bijvoorbeeld elke 2,5 of 5 meter. Een ledstrip van 5 meter heeft aan het einde meestal een extra paar voedingskabeltjes. Je kunt ook altijd zelf snoertjes op de 0 en + van de strip solderen. Zorg dat de kabels dik genoeg zijn, zodat ze de benodigde stroom aan kunnen en de spanningsval beperkt blijft.

Als het voor jouw project heel lastig is om extra kabels naar de ledstrips te brengen, bijvoorbeeld omdat je met hele lange lengtes gaat werken, zou je misschien beter voor 12 volt kunnen kiezen. Heb je alles aangesloten, dan sluit je als laatste de datalijn van de ledstrip aan op de datapin van de microcontroller. Bij de ESP32 is dat D2 (gpio 2). Bij een langere kabel kun je een zogenoemde level shifter nodig hebben (3,3 naar 5 volt), omdat de ESP32 een lagere spanning (3,3 volt) geeft dan de WS2812B verwacht (5 volt).

©PXimport

Installatie van WLED

WLED is een van de populairste pakketten voor het aansturen van ledstrips met bijvoorbeeld de WS2812B. De software biedt ook ondersteuning voor enkele andere types, zoals de WS2811 en WS2815, beide op 12 volt. De eerste stap is het flashen van de software op bijvoorbeeld een ESP32. Daar zijn meerdere methodes voor.

Een eenvoudige methode is het gebruik van de ESP Home Flasher-tool. Dat is een programma voor Windows dat de ESP32 herkent, als de drivers zijn geïnstalleerd, en vervolgens het image-bestand van WLED kan flashen. We raden je aan de instructies op de website van WLED te raadplegen als het niet direct lukt. Via een smartphone of tablet kun je vervolgens inloggen op de hotspot met de naam WLED-AP en 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 voortaan direct verbinding met dat netwerk maakt. Je kunt ook een naam kiezen, bijvoorbeeld wled-kantoor.local. Je kunt dan met een browser op dat adres de ledstrips verder bedienen.

©PXimport

Werken met WLED

Als je de gebruikersinterface van WLED opent, is het handig om eerst onder Config de instellingen voor je leds door te nemen. Vooral het aantal leds is van belang. Is het aantal niet goed ingesteld, dan branden de leds verderop in de strip niet. Je leest op deze configuratiepagina ook wat voor voeding wordt aanbevolen.

Onder Colors kun je een kleur of patroon kiezen en onder Effects een van de meer dan honderd effecten. Interessant is ook dat je onder Segments verschillende segmenten kunt maken die je dan een aparte kleur of helderheid kunt geven. Voor het instellen daarvan is het handig om naar PC Mode te gaan. 

Zorg daarna dat rechts een segment is aangevinkt en kies links de kleur, het patroon en het effect. Je kunt de ledstrips met WLED ook via externe programma’s aansturen. Zo kun je bijvoorbeeld lichtshows geven door de software xLights op je pc te installeren. Die werkt dan samen met WLED.

©PXimport

Andere toepassingen

Naast WLED zijn er nog andere toepassingen voor het aansturen van je ledstrips. Populair is bijvoorbeeld het nabootsen van het bekende Ambilight van Philips (zie het kader hieronder ‘Sfeervolle achtergrondverlichting’). Dit kan prima met ledstrips met de WS2812B. We raden voor een optimale helderheid ledstrips met 60 leds per meter aan. Bereken de wattage voor de voeding die nodig is, met wat marge. Het hangt vooral af van de totale lengte van de strip en daarmee van de grootte van je tv.

Kenmerkend voor Ambilight is dat de leds aan de achterkant van de televisie niet steeds allemaal dezelfde kleur aannemen, maar zich individueel aanpassen aan de kleur die op diezelfde positie op het scherm is te zien. Omdat je voor elke pixel op een ledstrip met WS2812B de kleur en helderheid kunt aanpassen, is dit geen probleem. Het verkrijgen van de beeldinformatie is een grotere uitdaging. Er zijn een paar manieren om dat voor elkaar te krijgen.

Een beproefde methode is het gebruik van een Raspberry Pi Zero W met een hdmi-splitser met één ingang en twee uitgangen. Op de ingang sluit je het signaal van bijvoorbeeld een mediaspeler aan. De eerste uitgang gaat gewoon naar de televisie en de tweede naar een video capture card die hdmi naar usb omzet, aangesloten op de Pi. 

Software, zoals Hyperion, kan die videostream vervolgens gebruiken om een Ambilight-signaal naar de ledstrip te sturen via één van de gpio-pinnen op de Raspberry Pi. Je moet wel wat instellingen invoeren, zodat de software bijvoorbeeld weet waar en hoe de ledstrips zijn geplaatst.

©PXimport

Sfeervolle achtergrondverlichting

Ambilight is een feature op televisies van Philips. Feitelijk gaat het om ledlampjes die aan de achterkant langs de randen van de televisie zijn aangebracht. Hierdoor kleurt de muur achter de televisie mee met de kleur op het scherm. Je kunt het op allerlei manieren naar je smaak afstellen. Het ziet er niet alleen sfeervol uit, maar is ook rustiger voor je ogen. Je Philips Hue-lampen kun je desgewenst ook weer aan je Ambilight koppelen.

Voor televisies zonder Ambilight biedt Philips sinds enige tijd de prijzige Hue Play gradient lightstrip (vanaf 180 euro). Met de ledstrip, voorzien van bevestigingsklemmen en leverbaar in drie formaten, voeg je Ambilight aan elke televisie toe. Met de aanschaf van de ledstrips ben je er nog niet, want je hebt ook een Hue Bridge (60 euro) en Hue sync box (250 euro) nodig. Dat maakt het aantrekkelijk om zelf na te bouwen, zoals kort uitgelegd in het artikel.

Wanneer je je dekbed gewassen hebt, wil je dat het natuurlijk weer lekker dik en luchtig aanvoelt. Maar wanneer je hem gewoon in de droger gooit, kan de vulling gaan klonteren, zodat er dunne stukken en dikke stukken ontstaan. Dat slaapt niet echt lekker. Om dat te voorkomen, gooien veel mensen er een paar tennisballen bij. Helpt dat echt?

Wat tennisballen in de droger doen

Tijdens het drogen raken de tennisballen telkens het dekbed. Dat helpt vooral bij dons en veren. Als die nat zijn, blijven ze aan elkaar plakken en zakt de vulling in. Door de constante beweging vallen die samengepakte delen weer uiteen, waardoor de vulling zich opnieuw verspreidt. Zo kan de warme lucht overal beter bij en droogt het dekbed gelijkmatiger. De droogtijd wordt er niet korter van, maar het dekbed komt wel duidelijk voller uit de droger.

Hoeveel tennisballen zijn genoeg?

Met één tennisbal in de wasdroger merk je vaak weinig, zeker bij een groot dekbed. Die verdwijnt al snel in de stof en heeft dan weinig effect. Met twee tot vier ballen werkt het beter, omdat ze het dekbed op meerdere plekken tegelijk in beweging houden. Zolang de ballen vrij kunnen bewegen en niet vast blijven zitten in de vulling, doen ze hun werk.

Kun je elke tennisbal gebruiken bij het drogen van een dekbed in de droger?

iet elke tennisbal is even geschikt. Vooral nieuwe of felgekleurde ballen kunnen bij hogere temperaturen kleur afgeven en kleine pluisjes verliezen van de vilten buitenlaag. Dat komt niet vaak voor, maar het risico is wel aanwezig. Gebruik je oudere tennisballen, dan is de kans hierop kleiner. Wil je dat verder beperken, dan kun je de ballen in een oude witte sok stoppen en die dichtknopen. Het effect blijft grotendeels hetzelfde, al is het iets minder uitgesproken dan met losse ballen.

Geef het dekbed genoeg ruimte in de droger

Tennisballen helpen alleen als het dekbed voldoende ruimte heeft om te bewegen. Is de trommel te vol, dan draait alles als één geheel rond en gebeurt er weinig. Wil je grote tweepersoonsdekbedden drogen, dan heb je een droger met een ruime trommel nodig. Heb je die niet zelf? Kijk dan of er een wasserette bij je in de buurt is. Meer ruimte zorgt voor meer beweging en daarmee voor een beter eindresultaat.

Niet elk dekbed kan in de droger

Tennisballen hebben vooral effect bij dons- en verendekbedden. Bij synthetische vulling is dat verschil kleiner en kan de constante beweging van de ballen de vulling na verloop van tijd zelfs vervormen. Wol, zijde en andere natuurlijke materialen mogen meestal helemaal niet in de droger. Check daarom altijd eerst het waslabel voordat je het dekbed in de trommel legt.

Even tussendoor opschudden helpt

Haal het dekbed halverwege het programma even uit de droger en schud het los, alsof je het bed opmaakt. Leg het daarna omgedraaid terug in de trommel. Zo verdeelt de vulling zich opnieuw en kan het dekbed gelijkmatiger drogen.

Wat kun je van het eindresultaat verwachten?

Tennis- of drogerballen zijn vooral een hulpmiddel, geen vervanging voor de juiste drooginstellingen. Droog het dekbed niet te vaak of te heet: kies een lage of middelhoge temperatuur en selecteer een speciaal dons- of beddengoedprogramma als dat op je droger zit. Zorg ook voor voldoende ruimte in de trommel. Als je dan ook nog eens ballen laat meedraaien, heb je er alles aan gedaan om te zorgen dat je dekbed weer lekker vol uit de droger komt!

Waarom start een computer met een SSD binnen enkele seconden op, terwijl een oude harde schijf blijft ratelen? Het vervangen van een HDD door een SSD is de beste upgrade voor een trage laptop of pc. We leggen in dit artikel uit waar die enorme snelheidswinst vandaan komt en wat het fundamentele verschil is tussen deze twee opslagtechnieken.

Iedereen die zijn computer of laptop een tweede leven wil geven, krijgt vaak hetzelfde advies: vervang de oude harde schijf door een SSD. De snelheidswinst is direct merkbaar bij het opstarten en het openen van programma's. Maar waar komt dat enorme verschil in prestaties vandaan? Het antwoord ligt in de fundamentele technologie die schuilgaat onder de behuizing van deze opslagmedia.

De vertraging van mechanische onderdelen

Om te begrijpen waarom een Solid State Drive (SSD) zo snel is, moeten we eerst kijken naar de beperkingen van de traditionele harde schijf (HDD). Een HDD werkt met magnetische roterende platen. Dat kun je vergelijken met een geavanceerde platenspeler. Wanneer je een bestand opent, moet een fysieke lees- en schrijfkop zich naar de juiste plek op de draaiende schijf verplaatsen om de data op te halen. Dat fysieke proces kost tijd, wat we latentie noemen. Hoe meer de data op de schijf verspreid staat, hoe vaker de kop heen en weer moet bewegen en wachten tot de juiste sector onder de naald doordraait. Dit mechanische aspect is de grootste vertragende factor in traditionele opslag.

©Claudio Divizia

Flashgeheugen en directe gegevensoverdracht

Een SSD rekent definitief af met deze wachttijden omdat er geen bewegende onderdelen in de behuizing zitten. De naam 'Solid State' verwijst hier ook naar; het is een vast medium zonder rammelende componenten. In plaats van magnetische platen gebruikt een SSD zogenoemd NAND-flashgeheugen. Dat is vergelijkbaar met de technologie in een usb-stick, maar dan veel sneller en betrouwbaarder. Omdat de data op microchips wordt opgeslagen, is de toegang tot bestanden volledig elektronisch. Er hoeft geen schijf op toeren te komen en er hoeft geen arm te bewegen. De controller van de SSD stuurt simpelweg een elektrisch signaal naar het juiste adres op de chip en de data is direct beschikbaar.

Toegangstijd en willekeurige leesacties

Hoewel de maximale doorvoersnelheid van grote bestanden bij een SSD indrukwekkend is, zit de echte winst voor de consument in de toegangstijd. Een besturingssysteem zoals Windows of macOS is constant bezig met het lezen en schrijven van duizenden kleine systeembestandjes. Een harde schijf heeft daar enorm veel moeite mee, omdat de leeskop als een bezetene heen en weer moet schieten. Een SSD kan deze willekeurige lees- en schrijfopdrachten (random read/write) nagenoeg gelijktijdig verwerken met een verwaarloosbare vertraging. Dat is de reden waarom een pc met een SSD binnen enkele seconden opstart, terwijl een computer met een HDD daar soms minuten over doet.

©KanyaphatStudio

Van SATA naar NVMe-snelheden

Tot slot speelt de aansluiting een rol in de snelheidsontwikkeling. De eerste generaties SSD's gebruikten nog de SATA-aansluiting, die oorspronkelijk was ontworpen voor harde schijven. Hoewel dat al een flinke verbetering was, liepen snelle SSD's tegen de grens van deze aansluiting aan. Moderne computers maken daarom gebruik van het NVMe-protocol via een M.2-aansluiting. Deze technologie communiceert rechtstreeks via de snelle PCIe-banen van het moederbord, waardoor de vertragende tussenstappen van de oude SATA-standaard worden overgeslagen. Hierdoor zijn snelheden mogelijk die vele malen hoger liggen dan bij de traditionele harde schijf.