# Christmas Lights Wiring Reference Diagrams > **Print-friendly ASCII wiring diagrams for holiday lighting installations.** > Australian context — 240V AC mains, AS/NZS 3000 compliance required. > All low-voltage DC wiring shown (5V or 12V depending on pixel type). --- ## 1. Basic Single-String Wiring (ESP32/WLED → WS2811) One ESP32 running WLED driving a single string of WS2811 pixels via a level shifter. ``` 240V AC MAINS │ ▼ ┌───────────────────┐ │ Mean Well PSU │ │ LRS-350-12 │ │ (12V 29A) │ │ │ │ AC IN: │ │ ┌─L N ⏚─┐ │ │ │ │ │ │ DC OUT: │ │ ┌─V+ V- ⏚─┐ │ └──┼──┼───┼────┘ │ │ │ ┌──────────┘ │ │ │ │ └─── Earth/Chassis Ground │ V+ (12V) │ │ │ V- (GND) │ │ │ ┌────────┘ │ │ │ │ 1000μF 25V │ │ ELECTROLYTIC │ │ ┌──────┤├──────┐ │ │ │ + ││ - │ ├────┼─────┤ │ ◄── Mount capacitor as close │ ├─────┼──────────────┤ to first pixel as possible │ │ │ │ │ │ │ │ ┌──────┼────┼─────┼──────────────┼───────────────────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ V+ │ GND│ │ │ ESP32 DevKit V1 │ │ │ │ │ │ │ │ ┌───┴┐ ┌─┴──┐ │ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │VIN │ │GND │ │ │ │ │ │ │ └────┘ └────┘ │ │ │ GPIO16 ──────┐ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ 3.3V ───────────┼──┐ │ │ GND ────┐ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────────────────┼──┼───────────┼──┴──────────┼───┼─────┘ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ┌──────────────────┼──┼───────────┼─────────────┼───┼────────┘ │ │ │ │ │ │ │ SN74HCT125N │ │ │ │ │ │ LEVEL SHIFTER │ │ │ │ │ │ ┌───────────────┼──┼───────────┼─────────────┼───┼──────┐ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Pin 14 (VCC)─┘ │ │ │ │ │ │ │ ▲ 5V from │ │ │ │ │ │ │ │ USB or │ │ │ │ │ │ │ │ regulator│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Pin 7 (GND)──┼──┘ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Pin 1 (1OE)──┼── GND (enable) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Pin 2 (1A)───┼──────────────┼─────────────┼───┘ │ │ │ (INPUT from GPIO16) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Pin 3 (1Y)───┼──────┐ │ │ │ │ │ (OUTPUT 5V) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └───────────────┘ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └─────────────────────────┼───────┼─────────────┼──────────┘ │ │ │ │ 330Ω │ │ ├──▓▓▓──┤ │ │ │ │ │ │ V+ (12V) │ GND │ │ │ DATA │ │ │ │ │ │ ┌────────────────┼───────┼─────────────┼──────────────────┐ │ │ │ │ │ │ ┌───────────┴───────┴─────────────┴───┐ │ │ │ xConnect 3-pin (or bare wires) │ │ │ │ Data V+12V GND │ │ │ └───────────┬───────┬─────────────┬───┘ │ │ │ │ │ │ │ ┌────────┤ │ │ │ │ │ PIXEL 1│ │ │ │ │ │ WS2811 │ │ │ │ │ │ ┌────┐ │ │ │ │ │ │ │ DI ├─┘ V+───┘ GND─┘ │ │ │ │ │ │ │ │ │ DO ├──────┐ │ │ │ └────┘ │ │ │ │ │ │ │ │ ┌─────────┘ │ │ │ │ │ │ │ │ PIXEL 2 PIXEL 3 PIXEL N │ │ │ │ ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐ │ │ │ └──┤ DI │ ┌──┤ DI │ · · · ┌──┤ DI │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ DO ├──┘ │ DO ├────────┘ │ DO ├──× │ │ │ └────┘ └────┘ └────┘ │ │ │ (end) │ │ │ │ └──────┴────────────────────────────────────────────────┘ NOTES: • 330Ω resistor on data line prevents signal reflections • 1000μF cap smooths power-on inrush current • Level shifter boosts 3.3V GPIO to 5V logic (WS2811 needs >3.5V) • For 12V WS2811 strings, the level shifter VCC can be 5V from USB • Keep data wire under 3m from controller to first pixel • Always connect GND between ESP32 and pixel string ``` --- ## 2. Multi-String with Power Injection (4 × 100 Pixels) Four strings of 100 WS2811 pixels with power injection every 50 pixels. ``` 240V AC MAINS ─────────┬────────── │ ┌─────────────┼──────────────┐ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ┌────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────┐ │ PSU #1 │ │ PSU #2 │ │ PSU #3 │ │ 12V 30A │ │ 12V 30A │ │ 12V 30A │ │ 360W │ │ 360W │ │ 360W │ └──┬────┬───┘ └──┬────┬───┘ └──┬────┬───┘ │V+ │GND │V+ │GND │V+ │GND │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ══════╪════╪════════╪════╪════════╪════╪═══════════ ║ │ │ │ │ │ │ ║ ║ ┌──┴────┴────────┴────┴────────┴────┴──────┐ ║ ║ │ COMMON POWER BUS BAR │ ║ ║ │ V+ ═══════════════════════════════ │ ║ ║ │ GND ═══════════════════════════════ │ ║ ║ └──┬──┬──────┬──┬──────┬──┬──────┬──┬─────┘ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ FUSE FUSE FUSE FUSE FUSE FUSE FUSE FUSE ║ ║ 5A 5A 5A 5A 5A 5A 5A 5A ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ │ ║ ╚═════╪══╪══════╪══╪══════╪══╪══════╪══╪═════════╝ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ┌──────┴──┴──┐ │ │ │ │ │ │ │ Inj Str 1 │ │ │ │ │ │ │ │ @ pixel 50 │ │ │ │ │ │ │ └────────────┘ │ │ │ │ │ │ ┌──────┴──┴──┐ │ │ │ │ │ Inj Str 2 │ │ │ │ │ │ @ pixel 50 │ │ │ │ │ └────────────┘ │ │ │ │ ┌──────┴──┴──┐ │ │ │ Inj Str 3 │ │ │ │ @ pixel 50 │ │ │ └────────────┘ │ │ ┌──────┴──┴──┐ │ Inj Str 4 │ │ @ pixel 50 │ └────────────┘ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ CONTROLLER (Falcon F16V4 / Kulp) │ │ │ │ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ │ │ │ Port 1 │ │ Port 2 │ │ Port 3 │ │ Port 4 │ │ │ └───┬────┘ └───┬────┘ └───┬────┘ └───┬────┘ │ │ │ │ │ │ │ └──────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────────────┘ │ │ │ │ │ Data │ Data │ Data │ Data │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ▼ STRING 1 (100px) STRING 2 (100px) ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌──┐ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌──┐ │01├┤02├┤03├─···─┤50│ │01├┤02├┤03├─···─┤50│ └──┘└──┘└──┘ └─┬┘ └──┘└──┘└──┘ └─┬┘ │ │ ⚡ INJECT ⚡ INJECT V+ & GND V+ & GND │ │ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌─┴┐ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌─┴┐ │51├┤52├┤53├─···─┤100 │51├┤52├┤53├─···─┤100 └──┘└──┘└──┘ └──┘ └──┘└──┘└──┘ └──┘ STRING 3 (100px) STRING 4 (100px) ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌──┐ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌──┐ │01├┤02├┤03├─···─┤50│ │01├┤02├┤03├─···─┤50│ └──┘└──┘└──┘ └─┬┘ └──┘└──┘└──┘ └─┬┘ │ │ ⚡ INJECT ⚡ INJECT V+ & GND V+ & GND │ │ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌─┴┐ ┌──┐┌──┐┌──┐ ┌─┴┐ │51├┤52├┤53├─···─┤100 │51├┤52├┤53├─···─┤100 └──┘└──┘└──┘ └──┘ └──┘└──┘└──┘ └──┘ POWER INJECTION DETAIL (at pixel 50): ┌──────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ From Bus ──V+──┐ ┌──── Pixel 50 V+ │ │ ├─────┤ │ │ From Bus ─GND──┘ └──── Pixel 50 GND │ │ │ │ Data line passes through uninterrupted │ │ ───DI──[pixel 50]──DO─── │ │ │ │ ⚠ Do NOT cut the data line at injection! │ │ Only splice V+ and GND. │ │ │ └──────────────────────────────────────────────┘ NOTES: • Each WS2811 pixel draws ~60mA at full white (12V variant) • 100 pixels × 60mA = 6A per string max • 5A fuse per run protects wiring (80% derating) • Inject power every 50 pixels to keep voltage drop < 0.5V • Common ground bus MUST connect all PSU grounds together • Use 1.5mm² (16 AWG) minimum for power injection runs ``` --- ## 3. Full House Layout (Bird's-Eye View) ``` ════════════════════════════════════════════════════════════════════ ║ STREET / FOOTPATH ║ ════════════════════════════════════════════════════════════════════ 🌲 TREE 1 FRONT YARD 🌲 TREE 2 ╱ ╲ ╱ ╲ ╱ Wrap ╲ ┌─── Candy Canes ───┐ ╱ Wrap ╲ ╱ String ╲ │ (ground stakes) │ ╱ String ╲ ╱ 200px ╲ │ 50px each × 6 │ ╱ 200px ╲ ╱ 12V ╲ └────────────────────┘ ╱ 12V ╲ ╱ ⚡Inj@100 ╲ ╱ ⚡Inj@100 ╲ ╱________________╲ DRIVEWAY ╱________________╲ │ data ┌──────────┐ │ data │ + power │ │ │ + power │ │ │ │ ══════╪═══════════════════╪══════════╪════════════════╪══════════ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ ┌──┴───────────────────┴──────────┴────────────────┴──┐ ║ ║ │░░░░░░░░░░░░░░░░ ROOFLINE STRING ░░░░░░░░░░░░░░░░░░│ ║ ║ │░ 300 pixels WS2811 12V — along gutters & fascia ░░│ ║ ║ │░ ⚡Inj@75 ⚡Inj@150 ⚡Inj@225 ░░│ ║ ║ └──┬──────────────────────────────────────────────┬──┘ ║ ║ │ │ ║ ║ │ ┌──────────────────┐ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ HOUSE FRONT │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ ┌─ Window ─┐ │ │ ║ ║ │ │ │ Icicles │ │ │ ║ ║ │ │ │ 100px │ │ │ ║ ║ │ │ └──────────┘ │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ ┌─ Door ───┐ │ │ ║ ║ │ │ │ Outline │ │ │ ║ ║ │ │ │ 80px │ │ │ ║ ║ │ │ └──────────┘ │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ └────────┬─────────┘ │ ║ ║ │ │ │ ║ ║ │ │ cable run │ ║ ║ │ │ (through wall) │ ║ ║ │ │ │ ║ ║ ┌──┴─────────────────────┴────────────────────────┴──┐ ║ ║ │ │ ║ ║ │ GARAGE │ ║ ║ │ │ ║ ║ │ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │ ║ ║ │ │ CONTROLLER ENCLOSURE │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ ┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ │ ║ ║ │ │ │ PSU #1 │ │ PSU #2 │ │ PSU #3 │ │ │ ║ ║ │ │ │ 12V 30A│ │ 12V 30A │ │ 12V 30A │ │ │ ║ ║ │ │ └─────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ ┌──────────────┐ ┌───────────────────┐ │ │ ║ ║ │ │ │ Falcon F48 │ │ Fuse Block 12-way │ │ │ ║ ║ │ │ │ Controller │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ └──────┬───────┘ └───────────────────┘ │ │ ║ ║ │ │ │ Ethernet │ │ ║ ║ │ └─────────┼───────────────────────────────────┘ │ ║ ║ │ │ │ ║ ║ │ ┌─────────┴───────────┐ │ ║ ║ │ │ Managed Switch │ │ ║ ║ │ │ (TP-Link TL-SG108) │ │ ║ ║ │ └─────────┬───────────┘ │ ║ ║ │ │ Ethernet │ ║ ║ │ ┌─────────┴───────────┐ │ ║ ║ │ │ Show PC / FPP Pi │ │ ║ ║ │ │ (Falcon Player) │ │ ║ ║ │ └─────────────────────┘ │ ║ ║ │ │ ║ ║ └─────────────────────────────────────────────────────┘ ║ ║ ║ ║ BACK YARD ║ ║ ║ ║ ┌─────────┐ ║ ║ │MEGA TREE│ ⚡ = Power injection point ║ ║ │ 32 strds│ ░ = Pixel string ║ ║ │ See §4 │ │ = Cable run (in conduit) ║ ║ └────┬────┘ ║ ║ │ Cat6 + 12V power (underground conduit) ║ ║ └──── to garage controller ────────────── ║ ║ ║ ║ FENCE─────────────────────────────────────────── FENCE ║ ╚══════════════════════════════════════════════════════════════╝ CABLE RUN DISTANCES (from garage): ┌──────────────────────────────┬─────────┬───────────┐ │ Destination │ Distance│ Wire Gauge│ ├──────────────────────────────┼─────────┼───────────┤ │ Roofline start (left) │ 8m │ 2.5mm² │ │ Roofline start (right) │ 12m │ 2.5mm² │ │ Front tree 1 │ 15m │ 2.5mm² │ │ Front tree 2 │ 18m │ 2.5mm² │ │ Candy cane row │ 10m │ 1.5mm² │ │ Window icicles │ 5m │ 1.5mm² │ │ Door outline │ 4m │ 1.5mm² │ │ Mega tree (backyard) │ 20m │ 4.0mm² │ └──────────────────────────────┴─────────┴───────────┘ ``` --- ## 4. Mega Tree Wiring ### Side View ``` ★ Star Topper │ (separate string, 50px) ╱│╲ ╱ │ ╲ ╱ │ ╲ ╱ │ ╲ Hook ring ╱ │ ╲ (fishing swivels ╱ │ ╲ on steel cable) ╱ │ ╲ │ ╱ ┌──┴──┐ ╲ │ ╱ │CABLE│ ╲ ▼ ╱ │MGMT │ ╲ ┌─────┐ ╱ │TUBE │ ╲ │hooks│ ╱ │ │ ╲└──┬──┘ ╱ │ 50mm│ ╲ │ ╱ │ PVC │ ╲ │ ╱ │ pipe│ ╲│ ╱ │ │ ╲ ╱ Strand 1 │ │ Strand 16 ╲ ╱ ●──●──●──● │ │ ●──●──●──● ╲ ╱ (50 pixels) │ │ (50 pixels) ╲ ╱ │ │ ╲ ╱ All strands │ │ ╲ ╱ hang from │ │ 2.4m radius ╲ ╱ top ring │ │ at base ╲ ╱ and anchor │ │ ╲ ╱ to ground │ │ ╲ ╱ stakes │ │ ╲ ╱ │ │ ╲ ╱─────────────────────────┤ ├─────────────────────────╲ ╱ GROUND │ │ GROUND ╲ ╱ STAKES │ │ STAKES ╲ │ │ ┌────┴─────┴────┐ │ │ │ 3.6m STEEL │ │ POLE (star │ │ picket or │ │ scaffold) │ │ │ │ Guy wires │ │ at 3 points │ │ │ ─────────────────────┤ GROUND LEVEL ├────────────────────── │ │ │ │ ┌────┴───────────────┴────┐ │ CONTROLLER BOX │ │ (weatherproof IP65) │ │ │ │ ┌───────────────────┐ │ │ │ Falcon F16V4 │ │ │ │ 16 ports │ │ │ └───────┬───────────┘ │ │ │ Cat6 │ │ ┌───────┴───────────┐ │ │ │ PSU 12V 30A │ │ │ └───────────────────┘ │ │ │ │ Power injection feeds │ │ run UP inside the PVC │ │ cable management tube │ │ │ └─────────────────────────┘ ``` ### Top-Down View (16 Strands) ``` N │ │ 15 · │ · 1 14 · │ · 2 │ 13 · │ · 3 │ 12 · ╭─────┼─────╮ · 4 │ HOOK │ W ── 11 · │ RING │ · 5 ── E │ (top) │ 10 · ╰─────┼─────╯ · 6 │ 9 · │ · 7 │ 8 · │ · 8 │ │ S STRAND NUMBERING (16 strands, 22.5° apart): ┌────────┬──────────┬───────┬─────────────┐ │ Strand │ Angle │ Port │ Pixels │ ├────────┼──────────┼───────┼─────────────┤ │ 1 │ 0° │ P1 │ 50 │ │ 2 │ 22.5° │ P2 │ 50 │ │ 3 │ 45° │ P3 │ 50 │ │ 4 │ 67.5° │ P4 │ 50 │ │ 5 │ 90° │ P5 │ 50 │ │ 6 │ 112.5° │ P6 │ 50 │ │ 7 │ 135° │ P7 │ 50 │ │ 8 │ 157.5° │ P8 │ 50 │ │ 9 │ 180° │ P9 │ 50 │ │ 10 │ 202.5° │ P10 │ 50 │ │ 11 │ 225° │ P11 │ 50 │ │ 12 │ 247.5° │ P12 │ 50 │ │ 13 │ 270° │ P13 │ 50 │ │ 14 │ 292.5° │ P14 │ 50 │ │ 15 │ 315° │ P15 │ 50 │ │ 16 │ 337.5° │ P16 │ 50 │ ├────────┼──────────┼───────┼─────────────┤ │ TOTAL │ │ │ 800 pixels │ └────────┴──────────┴───────┴─────────────┘ Power injection: feed V+ and GND through PVC tube to a ring at the TOP of the tree. All strand V+/GND connect at the top ring, providing dual-feed power (bottom from controller box + top from injection ring). DATA wiring: each strand is a separate data output from the controller. Data flows TOP → BOTTOM (pixel 1 at top, pixel 50 at bottom ground stake). ``` --- ## 5. Power Distribution Board (Controller Enclosure) ``` ┌═══════════════════════════════════════════════════════════════════════┐ ║ WEATHERPROOF ENCLOSURE (IP65) ║ ║ 400mm × 300mm × 200mm ║ ║ ║ ║ ┌───── CABLE GLANDS (PG13.5 / PG21) ─────┐ ║ ║ │ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ │ ◄── Bottom entry ║ ║ │ Pixel strings out Power cables in │ (drip loops!) ║ ║ └─────────────────────────────────────────┘ ║ ║ ║ ║ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ ║ ║ │ │ ║ ║ │ DIN RAIL (top) │ ║ ║ │ │ ║ ║ │ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ ║ ║ │ │ FUSE 1 │ │ FUSE 2 │ │ FUSE 3 │ │ ║ ║ │ │ 5A │ │ 5A │ │ 5A │ ×12 fuse holders │ ║ ║ │ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ on DIN rail │ ║ ║ │ │ │ │ (ATO blade fuses) │ ║ ║ │ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ │ ║ ║ │ │ FUSE 4 │ │ FUSE 5 │ │ FUSE 6 │ │ ║ ║ │ │ 5A │ │ 5A │ │ 5A │ │ ║ ║ │ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │ ║ ║ │ │ │ │ │ ║ ║ │ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ │ ║ ║ │ │ FUSE 7 │ │ FUSE 8 │ │ FUSE 9 │ │ ║ ║ │ │ 5A │ │ 5A │ │ 5A │ │ ║ ║ │ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │ ║ ║ │ │ │ │ │ ║ ║ │ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ │ ║ ║ │ │ FUSE 10 │ │ FUSE 11 │ │ FUSE 12 │ │ ║ ║ │ │ 5A │ │ 5A │ │ 5A │ │ ║ ║ │ └────┬────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │ ║ ║ │ │ │ │ │ ║ ║ │ └───────────┴───────────┘ │ ║ ║ │ │ │ ║ ║ │ ▼ │ ║ ║ │ ┌──────────────────────┐ │ ║ ║ │ │ DISTRIBUTION │ │ ║ ║ │ │ TERMINAL BLOCKS │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ V+ ═══╤═══╤═══╤═══ │ 12 × V+ out to strings │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ GND ═══╤═══╤═══╤═══ │ 12 × GND out to strings │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ └────────┼───┼───┼─────┘ │ ║ ║ │ │ │ │ │ ║ ║ └──────────────────┼───┼───┼──────────────────────────────────┘ ║ ║ │ │ │ ║ ║ ┌──────────────────┼───┼───┼──────────────────────────────────┐ ║ ║ │ │ │ │ │ ║ ║ │ ┌───────────────┴───┴───┴────────────────────────────┐ │ ║ ║ │ │ POWER SUPPLY SHELF │ │ ║ ║ │ │ │ │ ║ ║ │ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ │ ║ ║ │ │ │ MEAN WELL │ │ MEAN WELL │ │ │ ║ ║ │ │ │ LRS-350-12 │ │ LRS-350-12 │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ 240V AC IN ─┼──┐ │ 240V AC IN ─┼──┐ │ │ ║ ║ │ │ │ 12V DC OUT ─┼──┼──▶│ 12V DC OUT ─┼──┼──▶ BUS │ │ ║ ║ │ │ │ 29A │ │ │ 29A │ │ │ │ ║ ║ │ │ └──────────────┘ │ └──────────────┘ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ AC feeds from │ │ │ │ ║ ║ │ │ single GPO via └──────────────────────┘ │ │ ║ ║ │ │ IEC distribution │ │ ║ ║ │ └─────────────────────────────────────────────────────┘ │ ║ ║ │ │ ║ ║ │ DIN RAIL (bottom) │ ║ ║ │ │ ║ ║ │ ┌─────────────────────┐ ┌──────────────────────────┐ │ ║ ║ │ │ CONTROLLER BOARD │ │ ETHERNET BREAKOUT │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ Falcon F16V4 │ │ ┌──────┐ │ │ ║ ║ │ │ or Kulp K32 │ │ │ RJ45 │◄── Cat6 to │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ Port │ switch │ │ ║ ║ │ │ 16× pixel ports ───┼───┼──▶└──────┘ │ │ ║ ║ │ │ (RJ45 or screw) │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ Waterproof RJ45 │ │ ║ ║ │ │ 2× serial ports │ │ bulkhead connector │ │ ║ ║ │ │ (DMX expansion) │ │ in cable gland │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ │ 5V logic from USB │ │ │ │ ║ ║ │ │ or onboard reg │ │ │ │ ║ ║ │ │ │ │ │ │ ║ ║ │ └─────────────────────┘ └──────────────────────────┘ │ ║ ║ │ │ ║ ║ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ ║ ║ ║ ║ WIRING ORDER (inside enclosure): ║ ║ 1. Mount PSUs and controller on DIN rail / shelf ║ ║ 2. Wire 240V AC to PSUs (licensed electrician required in AU!) ║ ║ 3. Wire PSU DC outputs to common V+ and GND bus bars ║ ║ 4. Wire bus bars through fuse block to terminal strips ║ ║ 5. Connect pixel string cables to terminals + controller ports ║ ║ 6. Run Cat6 from controller to Ethernet bulkhead ║ ║ 7. Seal all cable glands, check IP65 rating maintained ║ ║ ║ ╚═══════════════════════════════════════════════════════════════════════╝ ``` --- ## 6. Network Topology ``` ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ NETWORK TOPOLOGY │ │ Christmas Light Show Control │ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ┌───────────────────────────┐ │ SHOW PC / LAPTOP │ │ │ │ xLights (sequencing) │ │ FPP (playback optional) │ │ │ │ IP: 192.168.1.50 │ │ │ │ Outputs: E1.31 (sACN) │ │ or DDP multicast │ │ │ └──────────┬────────────────┘ │ Gigabit Ethernet Cat6 cable │ ▼ ┌───────────────────────────┐ │ MANAGED SWITCH │ │ TP-Link TL-SG108E │ │ or Netgear GS108 │ │ │ │ IP: 192.168.1.1 (GW) │ │ │ │ IGMP snooping: ON │ │ (required for multicast │ │ E1.31 / sACN traffic) │ │ │ │ Port 1: Show PC │ │ Port 2: FPP │ │ Port 3: Controller #1 │ │ Port 4: Controller #2 │ │ Port 5: WiFi AP │ │ Port 6-8: spare │ └──┬──────┬──────┬──────┬───┘ │ │ │ │ ┌──────────┘ │ │ └───────────┐ │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ▼ ┌─────────────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌─────────────────┐ │ FPP (RPi 4) │ │CTRL #1 │ │CTRL #2 │ │ WiFi AP │ │ │ │Falcon │ │Falcon │ │ (for remote │ │ Falcon Player │ │F16V4 │ │F16V4 │ │ monitoring) │ │ Master/Player │ │ │ │ │ │ │ │ │ │16 ports │ │16 ports │ │ IP: .1 (GW) │ │ IP: .51 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │IP: .52 │ │IP: .53 │ │ SSID: │ │ Protocol IN: │ │ │ │ │ │ XmasLights │ │ E1.31/sACN │ │Proto IN: │ │Proto IN: │ │ │ │ (from xLights) │ │DDP or │ │DDP or │ │ Phone/tablet │ │ │ │E1.31 │ │E1.31 │ │ access for │ │ Protocol OUT: │ │ │ │ │ │ FPP web UI │ │ DDP to ctrls │ │Proto OUT:│ │Proto OUT:│ │ │ │ (or bridging) │ │WS2811 │ │WS2811 │ └─────────────────┘ │ │ │pixel │ │pixel │ │ Web UI: │ │data │ │data │ │ http://.51 │ │ │ │ │ │ │ │Drives: │ │Drives: │ └─────────────────┘ │House │ │Mega tree │ │front, │ │backyard │ │roofline, │ │props │ │trees │ │ │ └──────────┘ └──────────┘ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ PROTOCOL SUMMARY │ ├─────────────┬──────────┬───────────────┬───────────────────┤ │ Link │ Protocol │ Transport │ Notes │ ├─────────────┼──────────┼───────────────┼───────────────────┤ │ xLights → │ E1.31 │ UDP multicast │ Sequencing to │ │ FPP │ (sACN) │ 239.255.x.x │ playback │ ├─────────────┼──────────┼───────────────┼───────────────────┤ │ FPP → │ DDP │ UDP unicast │ Lower overhead │ │ Controllers │ │ port 4048 │ than E1.31 │ ├─────────────┼──────────┼───────────────┼───────────────────┤ │ xLights → │ DDP │ UDP unicast │ Direct if no FPP │ │ Controllers │ │ port 4048 │ (testing mode) │ ├─────────────┼──────────┼───────────────┼───────────────────┤ │ Controller →│ WS2811 │ Serial │ 800kHz data rate │ │ Pixels │ │ (3-wire) │ per output port │ ├─────────────┼──────────┼───────────────┼───────────────────┤ │ Phone → │ HTTP │ TCP/WiFi │ FPP web interface │ │ FPP │ │ port 80 │ show control │ └─────────────┴──────────┴───────────────┴───────────────────┘ ADDRESSING: ┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Subnet: 192.168.1.0/24 (or dedicated 10.0.0.0/24) │ │ │ │ .50 = Show PC (xLights) │ │ .51 = FPP (Falcon Player on Raspberry Pi) │ │ .52 = Controller #1 (Falcon F16V4 — house front) │ │ .53 = Controller #2 (Falcon F16V4 — mega tree/backyard) │ │ .54+ = Additional controllers / ESP32 WLED units │ │ │ │ Static IPs recommended — DHCP reservation at minimum │ │ Dedicated switch for show traffic (avoid home network) │ └──────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` --- ## 7. xConnect Connector Pinout The standard Ray Wu / xConnect 3-pin waterproof connector used throughout Christmas lighting. ``` ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ xCONNECT 3-PIN CONNECTOR │ │ (Ray Wu style — IP65 waterproof) │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ FEMALE CONNECTOR (on cable end — receives pins) ════════════════════════════════════════════════ Front view (looking INTO the connector face): ┌─────────────┐ ╱ KEYWAY ╲ ╱ (notch) ╲ │ ▲ │ │ │ │ │ │ │ ●2 ●3 │ ● = pin socket (hole) │ 12V+ GND │ │ │ │ ●1 │ │ DATA │ │ │ ╲ ╱ ╲ ╱ └─────────────┘ Wire colors (common convention): Pin 1 (DATA) = GREEN wire Pin 2 (12V+) = RED wire Pin 3 (GND) = WHITE or BLUE wire MALE CONNECTOR (on pixel string — has protruding pins) ═══════════════════════════════════════════════════════ Front view (looking AT the pins): ┌─────────────┐ ╱ KEYWAY ╲ ╱ (notch) ╲ │ ▲ │ │ │ │ │ │ │ ◉2 ◉3 │ ◉ = pin (protruding) │ 12V+ GND │ │ │ │ ◉1 │ │ DATA │ │ │ ╲ ╱ ╲ ╱ └─────────────┘ ⚠ MIRROR IMAGE! Pins are mirrored when looking at male vs female face. CONNECTED (cross-section side view): ═════════════════════════════════════ FEMALE (cable) MALE (pixels) ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ │ │ │ │ ───GRN──●===╪════════════╪===◉──GRN─── │ Pin 1: DATA │ ───RED──●===╪════════════╪===◉──RED─── │ Pin 2: 12V+ │ ───WHT──●===╪════════════╪===◉──WHT─── │ Pin 3: GND │ │ │ │ │ ┌─────────┤ ├─────────┐ │ │ │ Locking │ │ Locking │ │ │ │ Ring │ │ Ring │ │ │ └─────────┤ ├─────────┘ │ │ │ │ │ └──────────────┘ └──────────────┘ ◄── Twist ring to lock/unlock ──► SIGNAL DIRECTION ON A PIXEL STRING: ════════════════════════════════════ DATA IN (male) DATA OUT (female) ◉─────────────┐ ┌─────────────● │ │ ┌─────────┴────┴─────────┐ │ │ │ WS2811 PIXEL │ │ │ │ DI ──▶ IC ──▶ DO │ │ │ │ V+ ──▶ LED ──▶ GND │ │ │ └─────────┬────┬─────────┘ │ │ 12V IN (male) │ │ 12V THRU (female) ◉─────────────┘ └─────────────● Convention: • MALE connector = INPUT side of pixel/string • FEMALE connector = OUTPUT side of pixel/string • Controller output ports have FEMALE connectors • "Pigtails" (short adapter cables) adapt to bare wire PIGTAIL WIRING (bare wire to xConnect): ═══════════════════════════════════════ xConnect Female ──────────── Bare Wire End ┌────────────┐ │ Pin 1 GRN ─┼──── Green ────── Data │ Pin 2 RED ─┼──── Red ──────── V+ (12V) │ Pin 3 WHT ─┼──── White ────── GND └────────────┘ ⚠ ALWAYS verify with a multimeter before connecting! Some Chinese vendors swap pin assignments. Test continuity from connector pin to wire colour. ``` --- ## 8. Power Injection & Voltage Drop Diagram ``` ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ VOLTAGE DROP OVER PIXEL STRING DISTANCE │ │ (WS2811 12V, 100 pixels, full white, no injection) │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ Voltage (V) 12.0 ┤■ │ ■■ 11.5 ┤ ■■ │ ■■ 11.0 ┤ ■■■ │ ■■■ 10.5 ┤ ■■■ │ ■■■■ 10.0 ┤ ■■■■ │ ■■■■■ 9.5 ┤ ■■■■■■ │ ■■■■■■■ 9.0 ┤ ■■■■■■■■ │ ■■■■■ 8.5 ┤ ■■■ │ ← DANGER ZONE: pixels flicker below ~9V → ■■ 8.0 ┤─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─■■ │ ■ 7.5 ┤ ■ ┼────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬── 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Pixel Number along string ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ WITH POWER INJECTION EVERY 50 PIXELS (recommended) │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ Voltage ⚡INJ ⚡INJ ⚡INJ (V) │ │ │ 12.0 ┤■ │ ■ │ ■ │ │ ■ │ ■ ■ │ ■ ■ │ 11.5 ┤ ■■ │ ■■ ■■ │ ■■ ■■ │ │ ■│ ■■ ■│ ■■ ■│ 11.0 ┤ ■ ■■ ■ ■■ ■ │ ■■ ■■■ ■■ ■■■ ■■ 10.5 ┤ ■■ ■■ ■■ │ ■ 10.0 ┤ │ ▲ ▲ ▲ 9.5 ┤ │ Voltage restored │ to ~12V at each │ │ │ injection point │ │ ┼────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Pixel Number along string Worst-case voltage with injection: ~10.5V (acceptable) Worst-case voltage WITHOUT injection: ~8.0V (FAILURE) POWER INJECTION WIRING DETAIL: ═══════════════════════════════ PSU (12V) PSU (12V) ┌─────┐ ┌─────┐ │V+ V-│ │V+ V-│ └─┬──┬┘ └─┬──┬┘ │ │ │ │ │ │ ┌────────────────────────────────────┐ │ │ │ └──┤ GND BUS (copper bus bar or 4mm²) ├──┘ │ │ └────────────────────────────────────┘ │ │ │ │ ┌────────────────────────────────────┐ │ └─────┤ V+ BUS (copper bus bar or 4mm²) ├─────┘ └───┬──────────┬──────────┬──────────┘ │ │ │ ┌────┴────┐┌────┴────┐┌────┴────┐ │Fuse 5A ││Fuse 5A ││Fuse 5A │ └────┬────┘└────┬────┘└────┬────┘ │ │ │ ▼ To pixel 1 ▼ To pixel 50 ▼ To pixel 100 (start) (mid-inject) (end-inject) STRING LAYOUT: DATA FROM ⚡ ⚡ CONTROLLER V+,GND splice V+,GND splice │ │ │ ▼ ▼ ▼ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ ┌──┐ │01├─┤02├─┤03├─···─┤50├─┤51├─┤52├─···─┤98├─┤99├─┤100│ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──┘ ▲ ▲ ▲ │ │ │ V+ & GND from V+ & GND from V+ & GND from Fuse 1 Fuse 2 Fuse 3 DATA LINE: continuous, unbroken from controller to end POWER: V+ and GND spliced in at injection points (solder + heat shrink, or Wago 221 connectors) INJECTION RULES OF THUMB: ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ • 12V WS2811: inject every 50-75 pixels (conservative: 50) │ │ • 5V WS2812B: inject every 25-50 pixels (conservative: 25) │ │ • 5V SK6812: inject every 25-50 pixels │ │ │ │ • Use 1.5mm² (16AWG) minimum for injection runs under 5m │ │ • Use 2.5mm² (14AWG) for injection runs 5-15m │ │ • Use 4.0mm² (12AWG) for injection runs over 15m │ │ │ │ • NEVER run data wire longer than 10m without a buffer/booster │ │ • ALWAYS connect grounds between controller and all PSUs │ │ • Add 1000μF cap at first pixel AND at each injection point │ │ │ │ VOLTAGE DROP FORMULA: │ │ Vdrop = I × R × L × 2 │ │ I = current (A) │ │ R = resistance per metre (Ω/m) — check wire gauge table │ │ L = one-way length (m) │ │ ×2 = return path (V+ and GND) │ │ │ │ WIRE RESISTANCE (copper, approximate): │ │ ┌──────────┬──────────┬────────────────┐ │ │ │ AWG │ mm² │ Ω per metre │ │ │ ├──────────┼──────────┼────────────────┤ │ │ │ 18 AWG │ 0.82mm² │ 0.021 Ω/m │ │ │ │ 16 AWG │ 1.31mm² │ 0.013 Ω/m │ │ │ │ 14 AWG │ 2.08mm² │ 0.0083 Ω/m │ │ │ │ 12 AWG │ 3.31mm² │ 0.0052 Ω/m │ │ │ └──────────┴──────────┴────────────────┘ │ │ │ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` --- ## Quick Reference Card ``` ╔════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ CHRISTMAS LIGHTS QUICK REFERENCE ║ ╠════════════════════════════════════════════════════════════╣ ║ ║ ║ PIXEL TYPES: ║ ║ WS2811 (12V, 3-wire) — most common for AU installs ║ ║ WS2812B (5V, 3-wire) — strips, smaller props ║ ║ SK6812 (5V, 4-wire RGBW) — warm white channel ║ ║ ║ ║ CURRENT DRAW (per pixel, full white): ║ ║ WS2811 12V: ~60mA (~0.72W) ║ ║ WS2812B 5V: ~60mA (~0.30W) ║ ║ SK6812 RGBW: ~80mA (~0.40W) ║ ║ ║ ║ PSU SIZING: ║ ║ Total amps = pixels × mA per pixel ║ ║ PSU rating = total amps ÷ 0.8 (80% derating) ║ ║ Example: 400px × 60mA = 24A → need 30A PSU ║ ║ ║ ║ DATA SIGNAL: ║ ║ WS2811/WS2812B: 800kHz serial, NRZ encoding ║ ║ Max cable from controller to 1st pixel: 5m (shorter ║ ║ is better — use level shifter for 3.3V controllers) ║ ║ ║ ║ FUSE SIZING: ║ ║ 5A fuse per string of 50-100 12V pixels ║ ║ Use ATO automotive blade fuses (cheap, available) ║ ║ ║ ║ WIRE COLOURS (xConnect convention): ║ ║ GREEN = Data │ RED = V+ │ WHITE/BLUE = GND ║ ║ ║ ║ AUSTRALIAN NOTES: ║ ║ • 240V AC mains — licensed electrician for hardwired ║ ║ • GPO (general purpose outlet) = 10A = 2400W max ║ ║ • RCD/safety switch required on outdoor circuits ║ ║ • IP65 minimum for outdoor enclosures ║ ║ • AS/NZS 3000 Wiring Rules apply ║ ║ ║ ╚════════════════════════════════════════════════════════════╝ ``` --- *Diagrams created for the [Christmas Lights Research Project](/home/hermes/research/christmas-lights/). Print at monospace font, A3 landscape recommended for wall reference.*