Unterschied adressierbarer LEDs wie Ws2812b, Sk6812, Neopixel und mehr

Neben der bekannten Ws2812b LED gibt es noch eine ganze Reihe an adressierbaren Pixel LED Alternativen wie z.B. Sk6812, Ws2815 oder auch Neopixel. Jede von ihnen hat seine Daseinsberechtigung. Wenn du wissen willst, was die Unterschiede sind und eine Entscheidungshilfe haben möchtest, welchen LED Strip bzw. welche IC Pixel LED für dein Projekt am besten passt, dann bist du hier genau richtig.

Inhaltsverzeichnis:
- Funktionsweise von adressierbaren LEDs mit Datensignal
- Was sind Neopixel LEDs?
- Ws2811
- Ws2812b
- Sk6812
- Ws2813
- Sk6822
- Ws2815
- UCS2904
- Sk9822
- Ws2801
- UCS512 DMX
- UCS1903
- Vergleichstabelle

Funktionsweise von adressierbaren LEDs mit Datensignal

Bevor wir beginnen ist es sinnvoll kurz Abzugrenzen was adressierbare LEDs von herkömmlichen LEDs unterscheidet. Adressierbare LED-Streifen wie der Ws2812b arbeiten alle nach dem gleichen Grundprinzip. Daten werden über eine einzelne Leitung gesendet, wo sie dann von einem kleinen Mikrocontroller-Chip gelesen werden, der dann ein Pulsbreiten moduliertes (PWM) Signal erzeugt, das die Helligkeit jedes Kanals eines LED-Chips steuert. Jede adressierbare LED enthält ein rotes Segment, ein grünes Segment und ein blaues Segment.

RGBW Varianten enthalten zusätzlich noch ein separates weißes Segment. Jedes Segment kann 256 Helligkeitsstufen haben, was dazu führt, dass bei einer RGB LED 256 zur dritten Potenz verschiedene Farben erzeugt werden können. Also über 16 Millionen verschiedene Farben.

Die unterschiedlichen adressierbaren LED Arten werden nach ICs in verschiedene Typen unterteilt, um den jeweiligen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Die IC-Chips werden für RGB und RGBW adressierbare LED-Streifen verwendet. Das ist natürlich nicht das einzige Unterscheidungsmerkmal. Deshalb schauen wir uns jeden LED Typ jetzt mal genauer an.

Was sind Neopixel LEDs?

Neopixel ist ein von der amerikanischen Firma Adafruit geschaffenes Kunstwort für adressierbare LEDs um sich vom restlichen Markt abzugrenzen. Technisch besteht kein Unterschied zu Ws2812b, Sk6812 etc. Besonders in der Arduino Community erfreuen sich die Neopixel LEDs großer Beliebtheit.

WS2811 - Der adressierbare LED Oldie

Typischerweise verfügt ein Ws2811 LED Streifen über einen außerhalb der LED liegenden Mikrocontroller (IC), der 3 LED-Pixel bzw. insgesamt 9 Kanäle (jeweils 3 mal Rot, Grün und Blau) versorgt. Dies bedeutet, dass es nicht wirklich möglich ist, jede LED zu steuern. Stattdessen repräsentiert jedes Pixel in deinem Code eine Gruppe von 3 LEDs. In meinen Tests hatte der Ws2811 im Standby Modus einen der höchsten Stromverbrauchswerte. Die Farbgenauigkeit über den gesamten 5-Meter LED Streifen fantastisch ist. Auch ohne Power Injektion der dem Spannungsabfall entgegenwirkt. Was ein großer Vorteil des 12-Volt-Streifens gegenüber den meisten 5-Volt-Streifen ist.

Der WS2811 LED Streifen sollte von dir in Betracht gezogen werden, wenn die Spannungsinjektion nicht einfach an den entsprechenden Stellen durchgeführt werden kann. Aber eben nicht, wenn du wirklich jedes LED Pixel einzeln steuern möchtest.

Ws2812b - LED für Arduino Fans

Die Ws2812b LED ist eine aktualisierte Version vom Ws2812 IC. Sie ist in der Arduino Community der am meisten genutzte LED Strip. Im Gegensatz zur Ws2811 liegt der IC innerhalb der 5050 LED SMD. Er ist direkt im LED-Gehäuse eingebettet. Die integrierende Steuerschaltung ermöglicht es so der Ws2812b LED die Lichtschaltung intern auf die drei Farbbereich Rot, Grün und Blau zu bestimmen. Somit ist jede LED autark von allen anderen LEDs, wenn es um die Bestimmung der Farbwerte geht.

Die Merkmale und Vorteile der Ws2812b sind, dass der Ws2812b über einen intelligenten Rückwärts-Verbindungsschutz verfügt und der Rückwärts-Anschluss, also entgegen der Laufrichtung, des Netzteils den IC nicht beschädigt. So macht man also den LED Streifen nicht gleich kaputt, wenn man ihm mal aus Versehen falsch angeschlossen hat. Zu empfehlen ist das natürlich trotzdem nicht, also pass beim Anschließen gut auf und kontrolliere alles lieber doppelt.

Der Ws2812b ist nur in einer 5-Volt-Variante erhältlich. Er benötigt also eine häufigere Power Injection als der 12-Volt-Streifen WS2811. In meinem Test verbrauchte der ws2812b halb so viel Strom wie der ws2811, wenn keine LEDs aufleuchteten, sie also auf Standby geschaltet sind.

Das Ws2812b Datasheet findest du auf dieser Seite unter dem Reiter PDF.

Sk6812 - LED Strip RGBW

Der Sk6812 IC benötigt ebenfalls nur 5 Volt und verfügt über einen eingebetteten Mikrocontroller. Der SK6812 kann allerdings einen zusätzlichen Kanal steuern. Dieser wird zur Steuerung eines großen weißen Segments auf dem 5050 LED-Gehäuse verwendet. Normalerweise erzeugen RGB-Streifen Weiß, indem die roten, grünen und blauen Kanäle auf den gleichen Prozentsatz eingeschaltet werden. Welches leicht weiß-bläuliches Licht erzeugt. Durch einen separaten weißen Kanal auf der LED kann ein echtes weißes Licht in den Varianten Warmweiß, Neutralweiß oder Kaltweiß erzeugt werden. Also ein adressierbarer RGBW Stripe. Großartig!

Was ist der Unterschied zwischen Sk6812 und Ws2812b?

Der große Unterschied zwischen den Sk6812 LEDs und dem Ws2812b LED Strip ist der zusätzliche Kanal der ihm ermöglicht RGBW LEDs zu steuern.

Ein weiterer Unterschied zwischen den Sk6812 und Ws2812b IC Treibern besteht darin, dass der SK6812 über einen weiten Spannungsbereich verfügt. Das ermöglicht spannungsunabhängige Farben und Helligkeit. Deshalb sind die LEDs nicht im gleichen Maße von einem Abfall der Versorgungsspannung betroffen wie der Ws2812b IC. Das bedeutet nicht, das es hier keinen Spannungsabfall gibt, sondern das der Sk6812 dahingehend optimiert wurde.

Sk6812 Controller

Es gibt eine Menge Controller für den Sk6812. Schau dich bei uns im Shop um.
Wenn du selbst Coden möchstest dann gibt es auch Controller auf Arduino Basis wie z.B. den ESP8266. Auch mit einem Raspberry Pi lassen sich die SK6812 LEDs ansteuern und vielfältige Projekte verwirklichen.

SK6812 gibt es in vielen Varianten. Seit neuestem gibt es sogar eine Hybrid-Variante mit 12V Spannungsversorgung. Auf Anfrage können wir da nähere Auskünfte zu geben aber das sprengt hier den Rahmen.

Das Sk6812 rgbw Datasheet findest du zum Download bei uns im Shop auf den Produktseiten.

Ws2813 LED Strip

Der Ws2813 LED Strip IC hat die Besonderheit der doppelten Datenleitung. Diese zweite Datenleitung dient der Absicherung des Datensignals. Wenn also auf einem Ws2813 LED Strip ein LED Pixel ausfällt, so sorgt die doppelte Datenleitung dafür, dass das Datensignal an die darauf folgenden LED Pixel weitergetragen werden. So fallen eben nicht alle folgenden LED Pixel aus, sondern sind in der Lage die Daten weiterzuverarbeiten. Daher sind sie weiterhin funktionsfähig. Solange zwei aufeinanderfolgende LEDs nicht ausfallen, funktioniert der Rest des LED-Streifens also weiterhin.

Die Ws2813 Pixel LED ist bestens für Installationen geeignet, bei der man nicht ohne weiteres an den adressierbaren LED Stripe kommt. Wie zum Beispiel, wenn Sie sie in Epoxidharz einhüllen wurden.

Ws2813 Controller

Du kannst für den Ws2813 dieselben Controller die für die Ws2812b LED nutzen. Auch in der Arduino Community wird der Strip häufiger verwendet. Das Datensignal kann also von einem Pin auf zwei aufgeteilt werden.

Das Ws2813 Datasheet findest du auf der Produktseite.

Im Übrigen hat der Ws2813 sehr viel mit dem Ws2815 und dem sk6822 gemeinsam. Dennoch gibt es ein Unterscheidungsmerkmal. Und das klären wir in den nächsten beiden Abschnitten.

Sk6822

Die sk6822 LED und ws2813 LED haben beide Signal-Breakpoint-Übertragung. Also eine integrierte Ausfallsicherung. Beide sind RGB LEDs. Auch die Spannung von 5V und jeweils 1 LED Pixel pro Gruppe sind gleich. Auf den ersten Blick sind sie komplett identisch. Worin unterscheiden sie sich dann?

Die sk6822 LED hat nur einen IC im 5050 LED Chip, aber die WS2813-LED hat einen IC, Widerstände und Kondensatoren innerhalb der 5050 LED verbaut. Das heißt, für den WS2813 LED-Streifen muss kein Widerstand verwendet werden. Für SK6822 RGB LED Streifen werden jedoch sowohl der Widerstand als auch der Kondensator benötigt. Das spricht ganz klar für den Ws2813.

Ws2815

Der Ws2815 ist ebenso wie der Ws2813 ein Strip mit doppelter Datenleitung. Das unterscheidet die beiden von dem Ws2812b IC. Somit ist auch er mit einer Ausfallsicherung ausgestattet, die es ihr erlaubt einen defekten LED Pixel zu überspringen. Was den Ws2815 so besonders macht ist seine 12V Spannung. Und trotzdem ist jedes Pixel einzeln ansteuerbar. Ein Abgrenzungsmerkmal zu den anderen 12V LED Typen wie dem Ws2811, der ja bei 12V Spannung 3 LED Pixel zu einer Gruppe zusammenfassen.

Man könnte also sagen, das ist der perfekte LED Strip für alle Sicherheitsfanatiker. Hohe Spannung, doppelte Datenleitung und jedes LED Pixel einzeln ansteuerbar. Es gibt auch keine signifikante Beeinträchtigung der Farbwiedergabe im gesamten Streifen. Das heißt, der Spannungsabfall ist relativ gering. Auch bei voller Helligkeit. Der Kompromiss ist neben dem höheren Preis vor allem der Stromverbrauch.

Das Ws2815 Datasheet findest du wie immer auf der Produktseite.

Ws2815 ansteuern

In der Regel lässt sich der Ws2815 mit denselben Controllern ansteuern wie auch der Ws2812b. Das bedeutet du kannst auf Arduino Basis anfangen selbst kreativ zu werden und Beispielsweise einen ESP6812 oder auch einen ESP32 verwenden. Wer auf bereits bestehende Controller zurückgreifen möchte und nicht programmieren möchte, der findet mit Sicherheit bei uns im Shop den passenden Controller.

Ucs2904

Der UCS2904 IC verfügt über mehr Kanäle, DC12-24V, die häufig für die Steuerung mehrerer LEDs in einer Gruppe oder für die Arbeit mit RGBW-LEDs verwendet werden. Meistens sind es 3 LEDs in einer Gruppe. Es gibt aber auch andere Stückzahlen.

Die hohe Spannung ermöglicht lange Kabellängen. Die hohe PWM-Rate unterstützt das Filmen dieser Pixel mit Kameras mit bis zu 60 FPS, also Bildern pro Sekunde.

Der weiße Bereich der LED ermöglicht eine höhere Helligkeit und mehr Farbmischoptionen.

Hier findest du unter dem PDF Reiter weitere Details im UCS2904 Datasheet.

Kleiner Insider Tipp: Wenn der UCS2904 RGBW Pixel LED-Streifen beschädigt ist, dann ist häufig nur eine Pixel-Gruppe defekt. In diesem Fall wird der Streifen durch Schneiden dieses defekten Segments und erneutes anlöten der restlichen Einheiten wieder zum Leben erweckt.

Sk9822

Der Sk9822 bricht aus den bisher genannten IC Typen aus. In LED Streifen, die den SK9822 enthalten, wird das Chip-Timing etwas anders gehandhabt. Anstatt ein fest codiertes Timing zu haben, das der Mikrocontroller einhalten muss, gibt es einen weiteren Kanal, der als Clock-Pin bezeichnet wird. Dieser Taktstift bestimmt die Datenübertragungsrate zwischen dem Mikrocontroller und dem Chip. Dies bedeutet nicht nur, dass der Mikrocontroller auf sein maximales Potenzial gebracht werden kann, indem die Datenübertragungsrate stärker beschleunigt wird, als dies der WS2811 oder WS2812b zulassen würde. Es ermöglicht auch, die Datenübertragung zu verlangsamen, wenn Frames pro Sekunde (FPS) nicht so wichtig sind und der Mikrocontroller eine erhebliche sekundäre Arbeitslast hat.
Das Sk9822 Datasheet findest du wie immer auf der Produktseite.

Die SK9822-Chips hatten den höchsten Leerlaufstromverbrauch der 5-Volt-Streifen. Hatte aber vergleichbare Stromverbrauchszahlen für die Beleuchtung des gesamten Streifens mit vollem Weiß. Ein wichtiger Punkt war die deutlich schlechtere Farbgenauigkeit aufgrund des Spannungsabfalls in diesen Streifen. Wenn Du einen Ws2812B mit Strom versorgst, reicht es im Allgemeinen aus, jedes Ende eines 5-Meter-Streifens mit Strom zu versorgen. Bei den SK9822-Streifen würde ich jedoch empfehlen, alle zweieinhalb Meter Strom einzuspeisen, um die Farbgenauigkeit zu gewährleisten. Der SK9822 kostet auch etwas mehr als der Ws2812B und benötigt eben einen zusätzlichen Leiter für den Clock-Pin. In Situationen, in denen Fehler und Animationen nicht akzeptabel sind und die Datengenauigkeit die wichtigste Überlegung ist, sind die SK9822-Streifen die Preiserhöhung wert. Er wird hauptsächlich für bildschirmbezogene Projekte und auch bei ambilight verwendet. Hier werden im übrigen die selben Treiber und Bibliotheken wie beim Apa102 genutzt.

Ws2801

Der WS2801 LED Strip ist genau wie der Sk90822 Pixel LED Streifen mit externem IC und 4 Pins. Spannung, Masse, Daten- und Taktleitung. Normalerweise läuft der Ws2801 auf DC5V und hat 32 LEDs pro Meter.

Der WS2801 ist ein Konstantstrom-LED-Treiber. Er ist für LED-Anzeigen im Innen- und Außenbereich sowie für ein dekoratives LED-Beleuchtungssystem konzipiert. Der WS2801 verfügt über 3 Ausgangskanäle, wobei jeder Kanal einen konstanten Strom von bis zu 30 mA ansteuern kann.

Vorteil der WS2801-Lichtleiste:

Der WS2801 verwendet eine separate Taktleitung, was als Vorteil angesehen werden kann, während der WS2811 / WS2812 dies nicht tut. Der WS2811 / WS2812 hängt vom Senden von Daten ab, die einem sehr engen Timing entsprechen. Der Vorteil des WS2812 ist jedoch, dass die Produktion einfacher und damit billiger ist und jede RGB-LED viel weniger Platz auf den Streifen benötigt.

UCS512 DMX

Diese USC512 DMX LEDs sind die DMX-Streifen, die mit Computern und anderen DMX / Digital SD-Karten Controllern gesteuert werden können. Der Vorteil von DMX-Streifen besteht darin, dass Sie direkt an bestehende DMX Systeme angeschlossen werden können um Video- / Verfolgungseffekte und andere Muster zu erzielen. Diese RGB LED-Streifen sind flexibel, hell und einfach zu installieren! Jede Rolle eines flexiblen LED-Streifens ist 5 Meter lang mit Kabeln an jedem Ende. Als LED-Typ werden die superhellen 3-in-1-SMD-LEDs vom Typ 5050 verwendet. Es gibt 150 und 300 LEDs pro 5 Meter Rolle. Sie werden mit 5V Gleichstrom betrieben. Die wasserdichte Schutzart ist IP65 / IP67, was bedeutet, dass diese flexiblen LED-Streifen nass werden können.

Diese DMX-Streifen können mit einem Controller oder über DMX jede Farbe / jedes Muster ändern. Du benötigst daher einen SD-Karten-Controller zur Steuerung des UCS512-Chips oder einen Standard-DMX und einen DMX zu UCS512 Konverter. Dieser UCS512 DMX Typ ist für Kunden mit hohen Anforderungen und komplizierten Beleuchtungssystemen.

UCS1903

Der Vollständigkeit halber wollen wir den UCS1902 noch mit aufführen. Die IC´s werden normalerweise für 12-V-Digital-LED-Streifen als äußere IC-Unterstützung verwendet. Unterschied ist von der unterschiedlichen IC-Herstellung. Der äußere IC-Streifen ist flexibler in Bezug auf Pixel. So können theoretisch 2/3/4/5/6 LEDs in einer Gruppe zusammenarbeiten. Er ist im Prinzip sehr stark verwandt mit dem Ws2811 IC.