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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik High Power LEDs an Atmega


Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Hallo Leute,

ich habe gerade folgendes Board vor mir:
http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CRE...

Auf dem Board befinden sich insgesamt 4 LEDs mit je 4 Chips = 16 
Lichtquellen. Je ein Chip einer LED ist in Reihegeschaltet. Das Board 
hat vier Stromanschlüsse. Schließt man an den ersten Anschluss Strom an, 
leuchten vier LEDs. Nimmt man den zweiten dazu, leuchten die vier LEDs 
noch heller.

Da vier Chips in Reihe geschaltet sind, benötige ich eine Spannung 
zwischen 51,2 - 62,4V sowie eine regelbare Stromstärke zwischen 350 und 
700mA. Und das ganze dann genau vier Mal.

Kann mir von euch jemand sagen, womit sich so etwas realisieren lässt?

Autor: Samuel C. (dragonsam)
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Jede Reihe benötigt maximal 15,6V. Also reicht ein 24V-Netzteil aus. 
Dazu brauchst du 4 getaktete Konstantstromquellen, am besten mit 
PWM-Eingang. Dort kannst du dann den Atmega anschließen. Diese KSQs 
wären geeignet:
http://www.led-tech.de/de/LED-Controlling/Konstant...

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Samuel C. schrieb:
> Jede Reihe benötigt maximal 15,6V. Also reicht ein 24V-Netzteil aus.

Hmmm? Zitat von der Website:
V typ.:   12.8 V je Chip
V max.:   15.6 V je Chip

Und wenn ich vier Chips in der Reihe habe, dann brauche ich doch 4*15,6V 
als Vmax. Oder??

Autor: Thomas Eckmann (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)
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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Und wenn ich vier Chips in der Reihe habe, dann brauche ich doch 4*15,6V
>
> als Vmax. Oder??

Poste mal den Schaltplan und nicht nur das Datenblatt von dem LED.

mfg.

Autor: Samuel C. (dragonsam)
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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Hmmm? Zitat von der Website:
> V typ.:   12.8 V je Chip
> V max.:   15.6 V je Chip
>
> Und wenn ich vier Chips in der Reihe habe, dann brauche ich doch 4*15,6V
> als Vmax. Oder??

In diesen Zahlen sind die Reihen schon miteingerechnet. Ein einzelner 
Chip braucht 3,4-3,9V bei 350mA.

Wie willst du eigentlich die 20W Wärme bei 350mA abführen?

Autor: Axel (Gast)
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Ausreden betriebt man die LEDs nicht ständig mit Vmax.. Das ist nur ein 
Grenzwert, den man in der Praxis vermeiden sollte. Vtyp. Ist die 
richtige Spannung für Dauerbetrieb.

Autor: hans (Gast)
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@Axel

Wenn du schon erklärst wie man LEDs betreibt, dann ohne Fehler.

LED niemals über Spannung, immer über Strom.

Die Spannung stellt sich von allein ein.

In diesem Fall KSQ mit 350 mA.

hans

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Samuel C. schrieb:
> Wie willst du eigentlich die 20W Wärme bei 350mA abführen?

Ich dachte da eigentlich an einen CPU Kühler. Die LEDs sollten dabei 
nach oben zeigen und die Decke ausleuchten. Die Decke reflektiert dann 
das Licht mehr weniger gleichmäßig zurück.

http://de.thermaltake.eu/product_info.aspx?PARENT_...

Mit dem Kühler kann ich bis zu 180W loswerden.

Thomas Eckmann schrieb:
> Poste mal den Schaltplan und nicht nur das Datenblatt von dem LED.

Sorry, aber du willst jetzt nicht wirklich, dass ich dir einen 
Schaltplan mit vier Reihenschaltungen von je 4 LEDs zeichne, oder??

Samuel C. schrieb:
> Jede Reihe benötigt maximal 15,6V. Also reicht ein 24V-Netzteil aus.
> Dazu brauchst du 4 getaktete Konstantstromquellen, am besten mit
> PWM-Eingang.

Okay, die KSQ die du angeführt hast, bietet mir nur 350mA an Strom. Für 
die maximale Leuchtkraft benötige ich allerdings 700mA. Mit dem KSQ 
könnte ich die ja dann nicht erreichen.

Autor: Thomas Eckmann (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)
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Thomas Eckmann schrieb:
> Poste mal den Schaltplan und nicht nur das Datenblatt von dem LED.

Vergiss' es.

Also ich gehe mal davon aus, du hast dieses runde Teil mit den 4 
Diodenchips drauf.

Auf jedem dieser 4 Chips befinden sich wiederum 4 Dioden. Eine dieser 
Dioden benötigt lt. Datenblatt eine Spannung von 3,2 - 3,4 V.

Auf dem runden Board sind jweils die 1., 2. usw. Diode der 4 Chips in 
Reihe geschaltet. Daraus ergibt sich eine Spannung von 12,8 - 13,6 V

Ebenso hast du auf dem Board 4 Anschlußpaare mit jeweils + und -. Jedes 
Anschlußpaar ist für jeweils einen Diodenvierer. Schließt du ein 
Anschlußpaar an, leuchtet in jedem Chip eine Diode. Schließt du zwei an, 
leuchten jeweils 2 Dioden usw.

Diese vier Anschlußpaare kannst du jetzt einzeln ansteuern, dann 
brauchst du 4 Steuereinheiten.

Oder du steuerst sie gemeinsam an. Dann musst du sie parallel oder in 
Reihe schalten.

Bei Parallelschaltung bleibt die Spannung bei 12,8 - 13,6 V, dafür 
brauchst du knapp 3A Strom. In Reihenschaltung brauchst du dagegen 51,2 
bis 58,4 V, auf 62,4 komme ich irgendwie nicht. Dann zieht die Schaltung 
aber auch nur 700 mA Strom.

In beiden Fällen brauchst du nur eine Ansteuereinheit, musst deinem 
Dioden modul aber ca. 40 Watt zur Verfügung stellen. So oder so.

Hohe Spannung, moderater Strom oder umgekehrt. Ich würde die moderate 
Spannung bevorzugen.

15V/3A Schaltnetzteil, 0,1 Ohm in jeden LED-Strang, jetzt das ganze 
parallel, Mosfet, PWM vom Controller und fertig.

mfg.

Autor: Axel (Gast)
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hans schrieb:
> LED niemals über Spannung, immer über Strom.
>
> Die Spannung stellt sich von allein ein.
>
> In diesem Fall KSQ mit 350 mA.

Hab ich was anderes behauptet?
Nur sparen sich viele Leute die KSQ und arbeiten mit Vorwiderstand.
Und es hat schon einen Grund, warum der Hersteller im Datenblatt auch 
Vmax. und Vtyp. angibt und nicht nur die Stromstärke definiert...

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Axel schrieb:
> Nur sparen sich viele Leute die KSQ und arbeiten mit Vorwiderstand.
> Und es hat schon einen Grund, warum der Hersteller im Datenblatt auch
> Vmax. und Vtyp. angibt und nicht nur die Stromstärke definiert...

Einmal ganz kurz für Leute, die nicht Tag für Tag mit Schalttechnik 
zutun haben.

Angenommen ich habe jetzt meine LED Reihenschaltung. Um die betreiben zu 
können, benötige ich nach Beschreibung 12.8-15.6V und 350-700mA.

Jetzt habe ich außerdem noch die BUCK Konstantstromquelle (350mA, 30V). 
Das Ding ist ja ein Step-Down Wandler, also ist die Ausgangsspannung 
kleiner als die Eingangsspannung, der Ausgangsstrom entsprechend größer. 
Aber wie kann ich denn die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom denn 
mit Hilfe dieser KSQ festlegen?

Autor: Jens G. (jensig)
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>Aber wie kann ich denn die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom denn
>mit Hilfe dieser KSQ festlegen?
Mit der oben genannten KSQ gar nicht. Die ist fix auf 350mA festgelegt. 
Und die mindestens nötige Spannung ergibt sich automatisch aus der 
Gesamtspannung der Reihen-LED's.

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Dimitri Roschkowski schrieb:
> http://de.thermaltake.eu/product_info.aspx?PARENT_...
>
> Mit dem Kühler kann ich bis zu 180W loswerden.

du meinst den:
"Optimierte Struktue" und "Intelleigentes Airflow Design", der es dem 
Nutzer "erlaub" ...


Sorry, aber in so einem Laden soll man einkaufen, wo in 2 Sätzen 3 
Fehler sind?

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Dimitri Roschkowski schrieb:
> http://de.thermaltake.eu/product_info.aspx?PARENT_...
>
> Mit dem Kühler kann ich bis zu 180W loswerden.

Theoretisch ja ...

Dimitri Roschkowski schrieb:
> Thomas Eckmann schrieb:
>> Poste mal den Schaltplan und nicht nur das Datenblatt von dem LED.
>
> Sorry, aber du willst jetzt nicht wirklich, dass ich dir einen
> Schaltplan mit vier Reihenschaltungen von je 4 LEDs zeichne, oder??

Er will nur, dass du dir nochmal selbst klar machst wie die Verschaltung 
jetzt ist. Damit du aufhörst den Denkfehler zu machen den du schon seit 
Anbeginn dieses Threads machst ...

Dimitri Roschkowski schrieb:
> Samuel C. schrieb:
>> Jede Reihe benötigt maximal 15,6V. Also reicht ein 24V-Netzteil aus.
>> Dazu brauchst du 4 getaktete Konstantstromquellen, am besten mit
>> PWM-Eingang.
>
> Okay, die KSQ die du angeführt hast, bietet mir nur 350mA an Strom. Für
> die maximale Leuchtkraft benötige ich allerdings 700mA. Mit dem KSQ
> könnte ich die ja dann nicht erreichen.

Was willst du denn mit deinen 700mA. Woher kommen die denn? Die LEDs 
vertragen max. (!) 350mA und nicht 700mA. Steht doch alles auf der von 
dir verlinkten Produktbeschreibung. Brauchst halt 4 KSQ.

Thomas Eckmann schrieb:
> Hohe Spannung, moderater Strom oder umgekehrt. Ich würde die moderate
> Spannung bevorzugen.
>
LEDs haben physikalisch Bedingt Grenzen. Darum betreibt man sie mit 
Sicherheit NIE_ über Spannung sondern _IMMER über Strom. Hohe Spannung 
ist der Tod einer jeden High-Power LED. Irgendwie sollt man schon wissen 
wovon man schreibt.

> 15V/3A Schaltnetzteil, 0,1 Ohm in jeden LED-Strang, jetzt das ganze
> parallel, Mosfet, PWM vom Controller und fertig.
Ich hoffe das soll ein Witz sein ... das geht vielleicht mit 
minderwertigen LEDs aber mit Sicherheit ist das keine korrekte 
Verschaltung für High-Power-LEDs.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Vlad Tepesch schrieb:
> Sorry, aber in so einem Laden soll man einkaufen, wo in 2 Sätzen 3
> Fehler sind?

Wobei auch in der Shopsoftware (mindestens) ein Fehler sitzt.
Siehe Anhang.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Lehrmann Michael schrieb:
> Thomas Eckmann schrieb:
>> Hohe Spannung, moderater Strom oder umgekehrt. Ich würde die moderate
>> Spannung bevorzugen.
>>
> LEDs haben physikalisch Bedingt Grenzen. Darum betreibt man sie mit
> Sicherheit NIE_ über Spannung sondern _IMMER über Strom. Hohe Spannung
> ist der Tod einer jeden High-Power LED. Irgendwie sollt man schon wissen
> wovon man schreibt.

Das hatte ich etwas anders verstanden.

Statt 60V bei 350mA zu verwenden (= Hoche Spannung, moderater Strom) 
würde er eher 15V bei 1400mA verwenden (= moderate Spannung).

Das mit den 0,1 Ohm hat mir aber auch einen kalten Schauer den Rücken 
herunter laufen lassen.

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Lehrmann Michael schrieb:
> Was willst du denn mit deinen 700mA. Woher kommen die denn? Die LEDs
> vertragen max. (!) 350mA und nicht 700mA. Steht doch alles auf der von
> dir verlinkten Produktbeschreibung. Brauchst halt 4 KSQ.

Also die 700mA habe ich nicht erfunden, siehe Screenshot. Das ist zwar 
nicht der Typische Strom, liegt aber dennoch nach Datenblatt in dem 
Arbeitsbereich der LED.

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Moin,

guck mal in das Datenblatt der CREEs. Da ist ein Diagramm drin, was dir 
die "Lichtausbeute" in Abhängigkeit vom Strom anzeigt. Du "kannst" sie 
bei 700 mA betreiben, aber es lohnt einfach nicht. Doppelter Strom heißt 
NICHT doppelte Helligkeit. Die Lebensdauer wird nur geringer, weil die 
LED heißer wird und der Gesamtwirkungsgrad wird auch nicht besser 
dadurch. Mach einfach 350 mA, dann bist du auf der sicheren Seite. Und 
glaub mir ruhig, daß es mehr Nachteile als Vorteile gibt bei dem Betrieb 
bei 700 mA :)

Gruß

Autor: Jens G. (jensig)
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@Christian H. (netzwanze) Benutzerseite

>Vlad Tepesch schrieb:
>> Sorry, aber in so einem Laden soll man einkaufen, wo in 2 Sätzen 3
>> Fehler sind?

>Wobei auch in der Shopsoftware (mindestens) ein Fehler sitzt.
>Siehe Anhang.

Der Fehler sitzt bei Dir. Nehme den Link vom 23.01.2011 20:04 (und nicht 
den kpoierten/zitierten), dann klappt das schon.

Autor: Thomas Eckmann (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)
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Christian H. schrieb:
> Das mit den 0,1 Ohm hat mir aber auch einen kalten Schauer den Rücken
>
> herunter laufen lassen.

Das muß dann natürlich noch getaktet werden.

mfg.

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Joachim B. schrieb:
> Da ist ein Diagramm drin, was dir
> die "Lichtausbeute" in Abhängigkeit vom Strom anzeigt. Du "kannst" sie
> bei 700 mA betreiben, aber es lohnt einfach nicht. Doppelter Strom heißt
> NICHT doppelte Helligkeit.

Ich stelle das Diagramm hier einfach mal rein. Nach dem Diagramm fängt 
die LED bei ca. 50mA an zu leuchten, bei 350mA habe ich 100% der 
Lichtausbeute. Und bis 700mA geht es fast linear weiter. Ich verstehe 
aber nicht, was mich daran hindert, die LEDs kurzzeitig (30 Sekunden) an 
der Leistungsgrenze bei 500 oder 600mA zu betreiben?

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Jens G. schrieb:
> Der Fehler sitzt bei Dir. Nehme den Link vom 23.01.2011 20:04 (und nicht
> den kpoierten/zitierten), dann klappt das schon.

Ich weiß, dass ich einen unvollständigen Link verwendet habe. Trotzdem 
sollte damit nicht der Quellcode der Shopsoftware angezeigt werden ;-)

Autor: Jens G. (jensig)
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@Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
>Jens G. schrieb:
>> Der Fehler sitzt bei Dir. Nehme den Link vom 23.01.2011 20:04 (und nicht
>> den kpoierten/zitierten), dann klappt das schon.

>Ich weiß, dass ich einen unvollständigen Link verwendet habe. Trotzdem
>sollte damit nicht der Quellcode der Shopsoftware angezeigt werden ;-)

So hat wenigstens jeder  Benutzer die Gelegenheit, die Seite zu debuggen 
(oder zu hacken ;-)

@Dimitri Roschkowski
>Ich stelle das Diagramm hier einfach mal rein. Nach dem Diagramm fängt
>die LED bei ca. 50mA an zu leuchten, bei 350mA habe ich 100% der
>Lichtausbeute. Und bis 700mA geht es fast linear weiter. Ich verstehe
>aber nicht, was mich daran hindert, die LEDs kurzzeitig (30 Sekunden) an
>der Leistungsgrenze bei 500 oder 600mA zu betreiben?

Dieses "fast linear" führt zumindest zu 25%-Punkten weniger Licht (oder 
besser - Lichtausbeute ist um 12,5% geringer gegenüber 350%).

Ist natürlich noch nicht so extrem, daß man es unbedingt vermeiden 
sollte, zumal man das auch kaum sehen wird. Aber die Kühlung muß eben 
deutlich besser sein dabei.

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Christian H. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Der Fehler sitzt bei Dir. Nehme den Link vom 23.01.2011 20:04 (und nicht
>> den kpoierten/zitierten), dann klappt das schon.
>
> Ich weiß, dass ich einen unvollständigen Link verwendet habe. Trotzdem
> sollte damit nicht der Quellcode der Shopsoftware angezeigt werden ;-)

http://xkcd.com/327/

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Autor: Joachim B. (jojo84)
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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Ich verstehe
> aber nicht, was mich daran hindert, die LEDs kurzzeitig (30 Sekunden) an
> der Leistungsgrenze bei 500 oder 600mA zu betreiben?

Wenn du dich nicht gehindert fühlst, dann mach es doch! Aber dann 
brauchst du auch eigentlich nicht nach Ratschlägen zu fragen :) . BTW: 
du schreibst weiter oben was von einer Deckenleuchte und jetzt auf 
einmal "kurzzeitig". Eine Deckenleuchte, die für einen 
30-Sekunden-Betrieb auf LEDs umgerüstet wird, halte ich irgendwie... 
für... bräsig.

Aber mach das ruhig mit den 700 mA. Mein Auto kann auch bis maximal 7k 
Umdrehungen machen, darum fahre ich auch immer da. Weil wenn es das 
aushält, dann kann es ja nicht schädlich sein...

Gruß

Autor: Dimitri Roschkowski (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite
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Joachim B. schrieb:
> Aber mach das ruhig mit den 700 mA. Mein Auto kann auch bis maximal 7k
> Umdrehungen machen, darum fahre ich auch immer da. Weil wenn es das
> aushält, dann kann es ja nicht schädlich sein...

Das Auto ist ein guter Vergleich. Ich fahre einen Diesel. Der Motor wird 
bei 5kRPM abgeriegelt. Ich fahre in der Stadt in der Regel bei unter 
1.5kRPM oder auf der Autobahn 160km/h@3kRPM. Aber in "Situationen" kann 
ich im 2. Gang auch 80km/h@5kRPM fahren, bzw. beschleunigen. Der Wagen 
lässt das ganze zu. Das benötigt man zwar selten, aber die Power hat 
man.

Bei der LED sehe ich das entsprechend. Nach Datenblatt kann ich da bis 
zu 700mA durchjagen. Und da ich die Helligkeit eh (über den Strom) 
regeln will, möchte ich auch die Möglichkeit haben, über 350mA hinaus 
gehen zu können.

Autor: Blackbird (Gast)
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Die angegebene Farbtemperatur bezieht sich meist auf den Nominalstrom.
Über 350mA wird sie höher, darunter dann auch "wärmer".
Ohne PWM, mit Konstantstrom, ändert sich also die Lichtfarbe, was bei 
einer Beleuchtung doch störend sein könnte.
Wenn also mit PWM die Helligkeitsumschaltung erfolgen sollte, so muß der 
Pulsstrom immer 700mA sein, auch bei 50% Pause-zu-Einschaltzeit (damit 
dann nur 350mA im Mittel fließen).
Das hält 1. die LED nicht lange aus und 2. wird die Farbtemperatur immer 
bei sehr hohen Werten liegen.

Blackbird

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