LED Neon Flex controlado por DMX para projectos de arquitetura - Guia técnico

Está a surgir uma nova geração de iluminação arquitetónica LED: O néon flexível LED adapta-se perfeitamente às formas dos edifícios, consome menos 85% de energia do que o néon tradicional e, com o sistema de controlo inteligente DMX512, é possível realizar 2,56 milhões de combinações de cores num único edifício.

O efeito de luz em espiral da Shanghai Center Tower e o espetáculo de luz pixelizada da Guangzhou Tower confirmam as infinitas possibilidades da iluminação digital. Mais digno de nota é a integração da tecnologia IOT - o sistema de iluminação do Edifício Ping An em Shenzhen pode responder aos dados PM2.5 em tempo real e visualizar a qualidade do ar urbano com luz e sombra. A iluminação inteligente transforma a fachada do edifício numa tela digital, que pode ser programada para alternar facilmente entre cenas como celebrações de férias e campanhas de serviço público. As luzes da Floresta Vertical de Milão até imitam os ritmos de fotossíntese das árvores, tornando o edifício num organismo vivo.

No design de iluminação arquitetónica, o LED neon Flex controlado por DMX está a remodelar a estética espacial com a sua flexibilidade superior e expressividade dinâmica. Através do protocolo DMX512, os designers podem regular com precisão o brilho, a cor e a dinâmica de cada faixa, permitindo uma criatividade infinita, desde a respiração gradual a ritmos complexos. Este guia técnico analisa a arquitetura do sistema de iluminação DMX, os pontos de conceção e a seleção de produtos de equipamento convencional. Espero que o leia para o ajudar e ajudar o seu projeto a ser implementado mais rapidamente.

Vantagens do protocolo DMX512 na iluminação inteligente

O protocolo DMX512 permite o controlo luz a luz através de 512 canais independentes, que podem controlar com precisão parâmetros multidimensionais, como cor, brilho, efeitos dinâmicos, etc., para satisfazer os requisitos rigorosos de efeitos de luz complexos em cenários como palcos e fachadas de edifícios.

A sua velocidade de resposta de milissegundos assegura o funcionamento sincronizado de lâmpadas e lanternas de grande escala, o que é especialmente adequado para aplicações interactivas em tempo real, como a perseguição dinâmica de luzes e a ligação de música. Adoptando uma arquitetura mestre-escravo e sinalização diferencial, suporta até 32 dispositivos em série e milhares de nós, proporcionando uma excelente escalabilidade do sistema.

As interfaces normalizadas e a forte compatibilidade permitem um acesso sem problemas a reguladores de intensidade, controladores e vários tipos de lâmpadas inteligentes, combinados com as caraterísticas anti-interferência da camada física RS485, para manter uma transmissão estável no complexo ambiente eletromagnético do projeto.

Estas caraterísticas técnicas fazem do DMX a solução de controlo preferida no domínio dos espectáculos em grande escala, das paisagens temáticas, das fachadas de edifícios e de outras iluminações profissionais.

Porquê utilizar LED neon flex para iluminação arquitetónica?

A utilização de Fitas de néon flexíveis LED para iluminação arquitetónica tem múltiplas vantagens. Em primeiro lugar, a sua super flexibilidade permite-lhe adaptar-se a superfícies curvas complexas ou a estruturas moldadas, realizar facilmente o contorno de edifícios, a decoração de fachadas, a envolvente de cúpulas e outros designs criativos, conferindo à arte da iluminação um poder expressivo mais forte.

A faixa luminosa de néon adopta um design modular, que pode ser livremente cortado e unido para se adaptar a diferentes tamanhos de cenários de instalação, reduzindo consideravelmente a dificuldade de construção.

Em segundo lugar, a fonte de luz LED tem caraterísticas de elevada eficiência luminosa e baixo consumo de energia, com um sistema de regulação inteligente, eficiência energética em comparação com a iluminação tradicional para aumentar mais de 50%, e baixa geração de calor, reduzindo a carga térmica do edifício.

Em terceiro lugar, suporta a mistura de luzes RGB a cores e a programação dinâmica e permite obter gradientes de cor, luzes de funcionamento, ligação musical e outros efeitos através de protocolos DMX ou sem fios, o que melhora a interatividade e o sentido tecnológico da cena nocturna arquitetónica.

Além disso, a camada exterior da tira flexível é encapsulada com silicone ou resina epóxi, com uma classificação de impermeabilidade até IP67 ou superior, forte resistência às intempéries, adaptabilidade a diferenças de temperatura no exterior, chuva e ambientes ultravioleta, e uma vida útil até 50 000 horas, o que reduz significativamente o custo de manutenção. As suas caraterísticas de alimentação de baixa tensão (12/24 V) também aumentam a segurança eléctrica, tornando-a a solução preferida para projectos de iluminação arquitetónica moderna.

O que é o sistema DMX512?

DMX512 (Digital Multiplex 512) é uma norma de protocolo de controlo digital amplamente utilizada no domínio da iluminação de palco, iluminação arquitetónica, etc. Permite um controlo preciso dos aparelhos através de sinais digitalizados. O seu princípio fundamental é transmitir comandos de controlo através de comunicação em série e cada ligação de sinal DMX consiste num controlador principal (por exemplo, consola de regulação de fluxo luminoso) e em vários dispositivos secundários (luminárias, reguladores de fluxo luminoso, etc.). O sistema baseia-se na norma da camada física RS-485, utilizando a tecnologia de transmissão de sinais diferenciais, com uma forte capacidade anti-bloqueio e uma distância máxima de transmissão até 1200 metros (é necessária a expansão do repetidor).

Cada quadro de dados DMX contém 512 canais de controlo independentes; cada canal corresponde a dados de 8 bits (intervalo de valores 0-255), que podem ajustar o brilho, a cor, a trajetória de movimento e outros parâmetros das lâmpadas. Por exemplo, uma luminária LED RGB ocupa normalmente 3 canais (1 canal cada para vermelho, verde e azul) e pode receber os comandos correspondentes depois de definir o número do canal inicial através do codificador de endereço. O controlador envia pacotes de dados ciclicamente a uma velocidade máxima de 250 kbps, actualizando cerca de 44 vezes por segundo para garantir a sincronização em tempo real das alterações de iluminação. O sistema suporta uma estrutura em série encadeada; uma única linha pode controlar até 32 dispositivos e, através do divisor, pode ser expandida para milhares de nós para satisfazer as necessidades de projectos de iluminação em grande escala.

A composição do sistema DMX512 inclui principalmente as seguintes partes:

Consola DMXDispositivo principal que envia os sinais de controlo (por exemplo, uma consola de iluminação ou um software).

Recetor DMX: o módulo de descodificação no aparelho ou noutro equipamento, recebendo e executando comandos.

Cabo DMX: Cabo de par entrançado blindado especializado, também com um conetor XLR de 5 ou 3 pinos.

Resistor de terminação: Uma resistência (normalmente 120 Ω) é instalada no final da cadeia de sinal para evitar interferências de reflexão do sinal.

Quais são as caraterísticas da fita de néon DMX512?

• A DMX Pixel Neon Strip é constituída por várias contas de LED controladas independentemente (pixéis). Cada pixel pode ser ajustado individualmente em termos de cor (por exemplo, RGB/RGBW) e brilho para formar padrões dinâmicos ou efeitos de gradiente. Cada LED pode ser programado de forma independente para obter efeitos de animação delicados (por exemplo, água corrente, intermitência, desvanecimento).
• Em comparação com as luzes de néon tradicionais, é mais eficiente em termos energéticos, durável e suporta controlo de programação.
• A fita de néon LED envolvida em materiais flexíveis (por exemplo, silicone, PVC) pode ser livremente dobrada e cortada para se adaptar ao ambiente de instalação de formas complexas (por exemplo, superfícies curvas, estruturas curvas).
• Transmissão a longa distância (até 1200 metros), elevada compatibilidade e pode controlar vários dispositivos ao mesmo tempo.
• Suporta ecrã de alta resolução, adequado para texto, padrões e imagens em movimento.
• Envie comandos através do controlador DMX, que pode ser sincronizado com outro equipamento de iluminação de palco, como luzes de cabeça móvel, luzes laser, etc., para criar um efeito unificado.
• Suporta a expansão multi-universo para satisfazer as necessidades de uma instalação em grande escala (por exemplo, fachada de um edifício, palco de grandes dimensões).
• Elevado grau de impermeabilidade, sem medo de ambientes exteriores adversos, normalmente até IP65 ou IP67, adequado para utilização no interior e no exterior.
• Design cortável: ajuste o comprimento conforme necessário, reduzindo a complexidade da instalação.

Como é que o DMX512 controla uma fita de néon LED?

O controlador DMX512 envia comandos para o sistema de tiras de néon LED através de sinais digitais (seguindo a norma RS-485); o sinal é analisado pelo descodificador e, em seguida, corresponde aos dados do canal RGB de cada pixel LED de acordo com o endereço predefinido para ajustar independentemente o brilho (nível 0-255) e a cor. Através da programação de cenas predefinidas ou do controlo em tempo real para obter gradientes dinâmicos, piscar sincronizado e outros efeitos aplicáveis ao palco, edifício e outras cenas, para garantir que vários dispositivos funcionam em conjunto e anti-interferência, as ligações de controlo específicas referem-se ao seguinte diagrama de circuito.

Esquema do circuito de ligação do sistema DMX512:

Seleção do dispositivo de controlo DMX512

I. Mestre DMX512

Os masters DMX512 emitem um sinal de norma internacional DMX512/1990 para os descodificadores DMX512 para controlar a iluminação LED de uma só cor, de duas cores CCT, RGB, RGBW e RGB+CCT. Os dois mais utilizados são os seguintes:

1. Controlador de painel tátil DMX512: Suporta saída DMX512, com regulação de intensidade integrada, ajuste da temperatura da cor, funções de controlo RGB/RGBW e capacidade de gerir zonas (até 4 zonas), e integra vários modos dinâmicos (como gradiente e salto). O seu design de instalação tipo 86 é adequado para cenários comerciais ou domésticos.

2. Controlo DMX512r: O controlador DMX512 é um dispositivo central utilizado para a regulação e controlo centralizados da iluminação de palco e do equipamento de efeitos especiais de iluminação arquitetónica. Transmite instruções através de sinais digitais baseados no protocolo DMX512. Pode gerir vários dispositivos (como lâmpadas e motores) em simultâneo, ajustar com precisão parâmetros como brilho, cor e efeitos dinâmicos e identificar os dados do canal correspondente para cada dispositivo através de um endereço independente. Suporta a programação de cenas predefinidas ou o controlo em tempo real para conseguir a sincronização e a automatização das mudanças de luz.

O K-1000C e o K-8000C são adequados para controlo offline. Podem ser utilizados numa única unidade ou em cascatas múltiplas para controlar mais pixéis LED.

a. Se a lâmpada principal tiver menos de 80 000 píxeis, recomenda-se a utilização do controlador de píxeis DMX K-1000C.
b. Se a lâmpada principal tiver 8.000 a 20.000 pixéis, recomenda-se a utilização do controlador de pixéis LED DMX K-8000C.

II. Descodificador DMX-SPI

Converter o sinal DMX512 num protocolo reconhecível pelas tiras de luz LED (como SPI). Por exemplo, são utilizados chips como o TM1803 e o UCS512, correspondendo cada chip ao controlo do canal RGB de um ou mais pixels de LED.

A cada pixel LED tem de ser atribuído um código de endereço independente e o controlo ponto a ponto é conseguido através do mapeamento de canais (por exemplo, os pixels RGB ocupam três canais DMX).

Pode ser controlado pela consola DMX e é possível ligar vários descodificadores DMX para aumentar a potência de saída e realizar todas as funções. Vários modos de mudança. Além disso, o descodificador DMX também pode ser utilizado como um sincronizador. O controlador controla separadamente o LED para obter um efeito de sincronização.

III. Amplificador de sinal DMX DA para tiras de néon LED à prova de água

É utilizado para alargar a distância de transmissão de sinais DMX, suportando 1 entrada e múltiplas saídas. Melhora a estabilidade do sinal através da tecnologia de isolamento fotoelétrico e é adequado para ambientes de longa distância ou electromagnéticos complexos.

Como configurar a fonte de alimentação?

Um sistema de tiras de néon LED DMX512 é normalmente composto por vários segmentos de luz, que precisam de reservar uma margem de acordo com a potência total da carga e as alterações dinâmicas.

1. Cálculo da potência total de carga: P total = ∑ (potência de uma secção luminosa × número)

Potência de uma secção de luz: Potência da tira de néon LED DMX512 por metro ou por secção (por exemplo, 5 W/m).

Exemplo: Há 10 secções de fita luminosa, cada secção com 3 metros, com uma potência por metro de 8W. Total = 10 × 3 × 8 = 240 W

2. Cálculo da potência nominal da fonte de alimentação: potência = P total × (1 + fator de segurança) ÷ eficiência energética + P (controlador DMX)

Fator de segurança: Recomenda-se que seja 0,2~0,3 (o sistema DMX pode ter oscilações frequentes de intensidade e de corrente).

Eficiência energética: normalmente 85%~95% (a fonte de alimentação comutada é mais eficiente).

Consumo de energia do controlador DMX: normalmente 5~20 W (é necessário consultar o modelo específico).

Exemplo:

Carga total 240W, fator de segurança 0,3, eficiência da fonte de alimentação 90%, consumo de energia do controlador 15W:

Fonte de alimentação = 240X1,3÷0,9+15≈303+15=362W

Deve ser selecionada uma fonte de alimentação ≥ 360 W.

Fontes de alimentação de marca (por exemplo, série Mean Well XLG) são recomendados para minimizar a interferência de sinal e problemas de queda de tensão. Forneça uma tensão estável (normalmente DC12V ou 24V) para corresponder à potência da barra de luz (por exemplo, 12W/m@RGB).

O que é a queda de tensão?

Em poucas palavras, queda de tensão é a perda de energia que ocorre durante o fluxo de tensão num circuito quando a corrente passa através de uma luminária LED. Este processo é semelhante ao fluxo de água através de um tubo estreito; a velocidade da água será devida à fricção para produzir uma certa quantidade de perda de energia. No caso das lâmpadas e lanternas LED, a queda de tensão conduzirá a uma potência insuficiente, afectando a eficácia luminosa e a vida útil das lâmpadas e lanternas.

O problema da queda de tensão da fita LED ocorre quando a fita LED é ligada à fonte de alimentação, devido ao comprimento do circuito e à pequena corrente provocada pela perda de tensão, resultando numa luminosidade insuficiente ou irregular da fita LED. Este problema é muito complicado para os utilizadores que utilizam as fitas LED há muito tempo, pelo que devem procurar uma solução!

Causas da queda de tensão das fitas de luz LED:

• Corrente mais pequenaA corrente das fitas LED é geralmente pequena, normalmente entre 0,02 e 0,03 A. Consequentemente, a perda de tensão ocorre mesmo em linhas curtas e é mais pronunciada em aplicações de linhas longas.

• Comprimento da linha: De um modo geral, quanto maior for o comprimento da linha entre o condutor e a tira de luzes LED, mais evidente será o problema de queda de tensão.

• Problemas de qualidade: A qualidade da fita LED também pode ter um impacto nos problemas de queda de tensão. Algumas fitas LED de baixa qualidade podem ter problemas de queda de tensão devido a uma resistência interna excessiva ou insuficiente, o que pode aumentar a resistência da linha.

Como escolher os fios para a instalação de uma fita de néon LED?

Fonte de alimentação de baixa tensão do sistema DMX512 (12V/24V DC), a corrente de linha é grande, o problema da queda de tensão é particularmente proeminente e é necessário assegurar que a tensão final é estável.

Para garantir a consistência do brilho luminoso antes e depois das contas de lâmpada e evitar o impacto da queda de tensão na faixa de luz, normalmente podemos utilizar os seguintes métodos:

Aumentar o diâmetro do fio: reduzir a resistência da linha (diâmetro do fio comum: 1,5 mm², 2,5 mm²).

Fonte de alimentação segmentada: Ao efetuar a cablagem em longas distâncias, divida a fonte de alimentação em vários circuitos.

Atualizar a tensão da fonte de alimentação: Se a queda de tensão no final for demasiado grande, utilize uma fonte de alimentação de tensão ligeiramente superior (por exemplo, conceba um sistema de 24 V em vez de 12 V).

Para lidar corretamente com a queda de tensão, mas também para não depender do condutor para aumentar o diâmetro do fio, é necessário ter em conta o aumento do custo e a racionalidade da cablagem. Podemos selecionar corretamente os seguintes passos para compensar ainda mais o problema da queda de tensão.

Passo 1. Calcular a corrente de derivação

O sistema DMX está normalmente dividido em vários circuitos de controlo, que têm de ser calculados individualmente para cada circuito de carga:

I simples = P simples / V trabalho

Exemplo: uma carga única de 3 secções da tira (3m × 8 W/m × 3 secções = 72 W), a tensão de funcionamento é de 24 V.

I circuito simples = 72/24 = 3,0A

Passo 2: Calcular a queda de tensão

R=ρ×(2L/A)

ΔU=I circuito simples×R linha

Parâmetros-chave:

ρ: resistividade do fio de cobre considerada como 0,0172 Ω-mm²/m.

L: distância unidirecional entre a fonte de alimentação e a extremidade (unidade: metro).

A: Área da secção transversal do fio (unidade: mm²).

2L: O comprimento total do atual percurso de ida e volta é 2L.

Exemplo:

Corrente de circuito único 3A, comprimento unidirecional da linha 15 metros, utilizar fio de cobre de 1,5 mm²:

R = 0,0172 x (2 x 15/1,5) = 0,344 Ω

Queda de tensão: ΔU=3AX0.344Ω≈1.032VV

Tensão final: 24V-1,032V=22,97V (queda de tensão de 4,29%, em conformidade com os requisitos de ≤5%).

Queda de tensão admissível: normalmente requerida para não exceder 5%-10% da tensão de funcionamento (queda de tensão do sistema de 12V ≤ 0,6-1,2V, sistema de 24V ≤ 1,2-2,4V).

Precauções:

1. Separação do sinal e da fonte de alimentação: Recomenda-se a utilização de uma fonte de alimentação independente. Recomenda-se que um controlador DMX e uma faixa luminosa LED utilizem uma fonte de alimentação independente para evitar interferências.

2. Fio blindado: A linha de sinal DMX tem de utilizar um fio blindado torcido (por exemplo, CAT5e) e manter uma distância superior a 30 cm da linha eléctrica.

3. Estratégia de alimentação eléctrica segmentada: Ao instalar em longas distâncias, configure um ponto de alimentação a cada 20-30 metros para reduzir a queda de tensão num único circuito.

4. Sincronização de alimentação: Quando várias fontes de alimentação estão ligadas em paralelo, assegure uma ligação à terra comum ou utilize um módulo de sincronização para evitar que as diferenças de potencial interfiram com os sinais DMX.

5. Medição da tensão final: Utilize um multímetro para confirmar que a tensão final é ≥90% da tensão nominal.

6. Teste de estabilidade do sinal: Verificar se o sinal DMX está a piscar ou a perder pacotes devido a interferências de energia.

7. Teste de aumento de temperatura: Após 1 hora de operação de carga total, a temperatura da superfície da fonte de alimentação deve ser ≤60 ℃.

Para a instalação no exterior, consulte o post: Soluções de montagem flexíveis de néon LED para exteriores para arquitectos e instaladores.

Resumo

Controlado por DMX LED Neon Flex tornou-se uma escolha ideal para projectos de iluminação arquitetónica graças ao seu protocolo normalizado e à sua elevada capacidade anti-interferência.

A tecnologia consegue um controlo preciso da iluminação através do protocolo DMX512, suporta a transmissão de sinais a longa distância (até centenas de metros) e a sincronização de vários nós, e pode ajustar de forma flexível o brilho, a cor e os efeitos dinâmicos, o que é adequado para a decoração de fachadas de edifícios, iluminação paisagística e outros cenários.

Adopta tecnologia de transmissão de sinal diferencial para evitar eficazmente as interferências electromagnéticas e suporta a função de transmissão de ponto de interrupção para melhorar a estabilidade do sistema. As aplicações práticas têm de prestar atenção às definições de endereços e ao planeamento de linhas, como a utilização do editor de endereços DMX512 para configurar o endereço das lâmpadas e lanternas e, através do controlador (por exemplo, a plataforma Interact IoT), conseguir uma gestão centralizada e otimizar o consumo de energia e a eficiência da manutenção.

Combinado com o controlo inteligente de regulação e zonagem, o sistema de luz néon LED DMX512 pode realizar um controlo preciso e uma luminosidade uniforme através de um design razoável, assegurando simultaneamente um funcionamento fiável a longo prazo.