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APA102C vs SK9822 -SPI入力 フルカラーLEDセルの比較-

お父ちゃん  2019.2.5 
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以前POVディスプレイ制作の際にDotstarというSPI信号入力のLEDテープを使ったのですが、高速動作に物凄く感動しました。

“キング・オブ・ダークネス” EVIL の魔法陣を自作

ただ、Dotstarって日本で購入しにくいんですよねぇ。。。私もAdafruitで高い送料払って輸入購入しました。

Dotstar LEDテープは APA102CというLEDセルが使用されています。ここではAPA102CとコンパチブルだといわれているSK9822というセルを使用したLEDを購入して比較してみましたのでご報告いたします。

比較したLEDテープ

いずれも144セル/1mピッチのLEDテープを使用しました。テープのピン配置も同じです。

APA102C (Dotstar)

Adafruit Industries, Unique & fun DIY electronics and kits Adafruit DotStar Digital LED Strip - Black 144 LED/m - One Meter ID: 2241 - Move over NeoPixels, there's a new LED strip in town! These fancy new DotStar LED strips are a great u...

SK9822

1mあたり144個のフルカラーLEDが配置されたテープLEDです。LEDは、SPIインタフェースで簡単に制御できます。LEDのRGBカラーを個別に割り当てられたアドレスにより制御できます。長さの調整は、テープをLED間の白線が描かれた所で切断し短くでき、複数本のテープLEDを...

仕様比較

  APA102C SK9822
発光リフレッシュレート 19.2 kHz 4.7 kHz
グローバル輝度制御方法

低周波数のPWMパターン( ~440 Hz)を重畳

電流制御
チップダイサイズ SK9822のほうが小さい。セルの中を目視でも比較確認できる。

 
発光リフレッシュレートはSK9822のほうがかなり低いですが4.7kHzであれば、目視で気になるレベルではないと思います。

グローバル輝度とはLED全体の明るさを調整するパラメータです。AdafruitのライブラリですとsetBrightness()で調光するやつです。
APA102Cは低周波のPWMを重畳して輝度をコントロールするので輝度が低い時にチラチラしそうです。

一方、SK9822は供給電流を制御して輝度調整しています。電圧は不変なので3.5V以上であれば電圧降下による輝度や色への影響がないとのことです。これは素晴らしいですね!

制御チップのダイサイズはSK9822のほうが小さいです。プロセス次第ですが価格が低くなる余地ありそうですね。

参考

POVディスプレイによる比較

以前作成したPOVディスプレイ装置でLEDテープの比較を行いました。29個のLEDを使用しています。

 

APA102C (Dotstar )とSK9822の信号入力は共にSPIでプロトコルもコンパチなので同じライブラリで発光制御できました。

以下のAdafruitのDotstar用ライブラリを使用しています。
 https://github.com/adafruit/Adafruit_DotStar

APA102C POV動作

 

SK9822 POV動作

比較検証

動作を比較するとSK9822の発色、特に白色の出力がよくない結果となりました。上記の比較動画ではグローバル輝度は指定していないのでMax [setBrightness(255)]です。

SK9822の結果をよくよく見ると白出力の多いところで色がくすんでいるので、これは電源能力によるものでは。。。と思い、全白Max発光時の消費電流を比較してみました。

全白・輝度Max発光時の消費電流

5V供給、LED 29セルで比較しました。

  • APA102C : 0.69 A
     
  • SK9822 : 1.26 A

なんと2倍近く電流が違いました。。。

製作したPOVディスプレイ装置は回転部のLED制御マイコンへの電源供給をワイヤレスチャージモジュールを使用しているので電源がへたって色が出なかったのだと思います。一応 最大 5V-1.2A出力のモジュールなのですが、一時側の電源が乾電池3本の4.5VなのでSK9822 Max発光は厳しいですね。。。

実際SK9822のほうが明るいんです。

 

SK9822 輝度低下 POV動作

グローバル輝度をsetBrightness(255)からsetBrightness(50)にして輝度下げました。

輝度調整で色ムラは改善しました 😀 

結論

輝度調整して過電流での電源へたりに気をつければSK9822も使える!

もっと言うと強い電源で制御すればDotstarより明るい表示が可能になります。

ただPOVにおいて私は制作の楽さから回転部への電源供給のワイヤレスはやめたくないので、SK9822使用の際は輝度調整で対処ですね。

リフレッシュレートの差も目視では全くわからなかったので、国内で手に入りやすいSK9822を今後活用したいと思います 😆 

追記

激安APA102 LEDテープ (2019/8/6)

Amazonで安いAPA102を見つけてしましました。144LED/1mでこの価格は安い。。。いつか使用報告できればと思います!

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