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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MUX für ca 150 H-LEDs


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Autor: Dennis S. (xelpitlum)
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Hallo Leute,

ich muss über einen µC ca. 150 einfarbige Hochleistungs-LEDs (zwischen 
1W und 3W Leistung) ansteuern (nur an/aus). Gibt es einen Multiplexer, 
der so viele Ausgänge besitzt? Ich würde dann über jeden Ausgang einen 
Transistor ansteuern, der eine LED schaltet. Oder seht ihr eine bessere 
Alternative? Bei meiner Anwendung werden maximal 40 LEDs gleichzeitig 
leuchten. Bringt das irgendwelche Vorteile oder Einsparungspotentiale?

Der einzige Multiplexer, mit so vielen Ausgängen, den ich gefunden habe, 
ist der hier: 
http://www.austriamicrosystems.com/Products/Lighti... 
Genau das richtige ist der aber nicht, für meine LEDsstellt er ja eh 
nicht genug Leistung zur Verfügung...

Danke für eure Hilfe!

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Dennis S. schrieb:
> ich muss über einen µC ca. 150 einfarbige Hochleistungs-LEDs (zwischen
> 1W und 3W Leistung) ansteuern (nur an/aus). Gibt es einen Multiplexer,
> der so viele Ausgänge besitzt? Ich würde dann über jeden Ausgang einen
> Transistor ansteuern, der eine LED schaltet.

wozu brauchst du dann noch den Multiplexer? Warum nicht einfach ein 
Schieberegister oder einen I2C Portexpander`?

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

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> nicht genug Leistung

Richtig.

Um 3W LEDs zu versorgen, braucht man schon so 700mA,
und das muss die Schaltung auch liefern können.

Mit kleinen ICs wird es also nichts.

Da du NATÜRLICH nicht geschrieben hast, welche
Bedingungen für die 40 aus 150 gelten, kann man
nicht sagen, ob sich daras ein Vorteil ziehen
lässt, ausser daß das Netzteil nicht 450 sondern
nur 120 Watt liefern können muß, der Rest macht
ein Elko der den Strombedarf zeitlich mittelt.

3 Watt LEDs lassen sich schlecht im Mulitplex
betrieben, meist sind nur 1A Spitzenstrom bei 700mA
Dauerstrom erlaubt, das spricht dafür, daß du bei
150 LEDs auch 150 Steuertransistoren brauchst,
denn selbst ICs wie ULN2803 erlauben nicht die
700mA.

Diese Steuertransistoren selbst kannst du dann
aus 19 74HC595 ansteuern als billigst Art zu
vielen Ausgängen zu kommen.

Wenig Aufwand ist das nicht, aber du musst ja
unbedingt 150 LEDs haben. Es hat wohl schon seinebn
grund, warum andere Leute eine Beleuchtung mit 3
Halogenlampen machen.

Autor: Dennis S. (xelpitlum)
Datum:

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@Peter
Okay, der Einwand ist richtig. Ich bin ja µC-Anfänger, deshalb hab ich 
das nicht umrissen. Wahrscheinlich hab ich keine Lösung gefunden, weil 
ich immer nach Multiplexern gesucht hab. Danke!

@MaWin
> Da du NATÜRLICH nicht geschrieben hast, welche Bedingungen für die 40 aus
> 150 gelten

Ich wüsste nicht, von welchen Bedingungen ich noch schreiben sollte: Die 
LEDs  gehen gelegentlich an, bzw. aus, dass kann mal im 
zehntelsekunden-Takt passieren, manchmal werden sie auch eine Stunde am 
Stück brennen.

> Wenig Aufwand ist das nicht, aber du musst ja unbedingt 150 LEDs haben.
> Es  hat wohl schon seinebn grund, warum andere Leute eine Beleuchtung mit
> 3 Halogenlampen machen.
Danke, ich baue aber keine Beleuchtung sondern ein Display.

zusammengefasst: Lieber erstmal nen Gang runterschalten!

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  Dennis S. (xelpitlum)

>ich muss über einen µC ca. 150 einfarbige Hochleistungs-LEDs (zwischen
>1W und 3W Leistung) ansteuern (nur an/aus).

Wozu auch immer. Eine 3W LED zieht ca. 0,7A, macht bei 150 LEDs 
"schlappe" 105A. Die wollen erzeugt und verteilt sein . . .

> Gibt es einen Multiplexer,
>der so viele Ausgänge besitzt?

Nein.

> Ich würde dann über jeden Ausgang einen
>Transistor ansteuern, der eine LED schaltet. Oder seht ihr eine bessere
>Alternative? Bei meiner Anwendung werden maximal 40 LEDs gleichzeitig
>leuchten. Bringt das irgendwelche Vorteile oder Einsparungspotentiale?

Es spart 75% des Maximalstrom, sind es halt nur noch ~25A.

Man könnte einen TPIC6A595 nehmen, der kann pro Kanal 350mA schalten. 
Reicht für 1W LEDs, für 3W muss man zwei Kanäle parallel schalten. Oder 
man nimmt gleich richtige MOSFETs ala IRF7103 und steuert die mit 
normalen Schieberegistern ala 74HC595.

Es bleibt aber das grundlegende Problem. Für die LEDs braucht man eine 
Konstantstromquelle fuer Power LED, wenn das Ganze halbwegs solide 
sein soll. Ausserdem kann man dann den Strom mit hoher Spannung, sagen 
wir 24-30V verteilen, das verringert den Strom massig.

Ein Vorwiderstand an 5V geht auch, verbrennt aber schon ordentlich 
Leistung und man muss die großen Ströme auch verteilen.

MFG
Falk

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Ich frage mich mehr, wer in ein 150 x 3W Display schauen soll? Auf dem 
Mond installiert könnte das sinn mache, auf der Erde müsse man 
Sonnebrillen verteilen.

Autor: Dennis S. (xelpitlum)
Datum:

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> Ich frage mich mehr, wer in ein 150 x 3W Display schauen soll? Auf dem
> Mond installiert könnte das sinn mache, auf der Erde müsse man
>Sonnebrillen verteilen.

Das Display ist natürlich entsprechend groß und soll auch bei 
Sonneneinstrahlung zu lesen sein. Wurde schon getestet und für gut 
befunden:)

Autor: Stefan P. (form)
Datum:

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Nimm z.B. günstige Konstantstromquellen mit PT4115 StepDown Wandlern. Da 
hast dann direkt auch einen hochohmigen Enable-Eingang den Du direkt von 
Schieberegistern bespassen kannst.

Autor: Christoph Z. (rayelec)
Datum:

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Hallo Dennis,

am besten Du machst eine Schaltung mit Schieberegistern wie dem 74HC595. 
Für 150 Ausgänge brauchst du 19 ICs, das ist noch machbar. Falls die 
einzelnen ICs weit auseinander liegen, kann es Probleme mit Störsignalen 
geben.
An die 595 hängst du je einen kleinen MOSFET, welcher 1-2A verträgt. Als 
Last würde ich 150 dieser 3W- LED-Treiber verwenden:
http://www.goodluckbuy.com/1x3w-600ma-led-driver-p...

Billiger kommst du mit Selbstbautreibern garantiert nicht hin! 
1W-Treiber müsste man noch etwas günstiger bekommen. Die LED-Driver 
laufen mit 12V AC oder DC.
Auch mit diesen getakteten Treibver werden auf der 12V-Schiene v.a. bei 
3W-LED simmer noch ca. 15A fliessen. Nicht wenig, aber beherrschbar.

Viel Erfolg!
Christoph

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@Christoph Z. (rayelec)

>Last würde ich 150 dieser 3W- LED-Treiber verwenden:
>http://www.goodluckbuy.com/1x3w-600ma-led-driver-p...

Die sehen VERDAMMT gaenauso aus wie hier im Wiki . . .

Konstantstromquelle fuer Power LED.

Für den OP würde man sinnvollerweise die vereinfachte Schaltung nehmen 
ohne Brückengleichrichter. Spart Teile, Kosten und Verlustleistung.

MFG
Falk

P S "Efficiency: ≥90%" ist glatt gelogen, wie so viele Angaben der 
schönen, neuen LED-Welt.

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Falk Brunner schrieb:
> P S "Efficiency: ≥90%" ist glatt gelogen, wie so viele Angaben der
> schönen, neuen LED-Welt.

hast du da mehr infos dazu? Denn Linear & Co schreiben in ihren 
Datenblättern auch meist werte zwischen 85% und 94% - kann mir nicht 
vorstellen das alles gelogen sein soll.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  Peter II (Gast)

>> P S "Efficiency: ≥90%" ist glatt gelogen, wie so viele Angaben der
>> schönen, neuen LED-Welt.

>hast du da mehr infos dazu?

Ja, im Artikel oben. Dort geht es aber um dein gute, alten MC34063, der 
auch in dem Webshop auf der Platine klebt.

>Denn Linear & Co schreiben in ihren
>Datenblättern auch meist werte zwischen 85% und 94% - kann mir nicht
>vorstellen das alles gelogen sein soll.

Ich auch nicht, aber diese ICs sind schon um einiges besser als der 
MC34063, u.a. weil sie einen FET als Schalttransistor haben und keinen 
Darlington sowie kleinere Strommesswiderstände.

MFG
Falk

Autor: chick (Gast)
Datum:

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Falk schrieb:

>Ausserdem kann man dann den Strom mit hoher Spannung, sagen
>wir 24-30V verteilen, das verringert den Strom massig.

Dem kann ich nicht so recht folgen. Würdest Du dann DC-DC-Wandler 
vorsehen? Ohne kommst Du im Stromverbrauch auch bei hoher Spannung nicht 
runter.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  chick (Gast)

>>Ausserdem kann man dann den Strom mit hoher Spannung, sagen
>>wir 24-30V verteilen, das verringert den Strom massig.

>Dem kann ich nicht so recht folgen. Würdest Du dann DC-DC-Wandler
>vorsehen?

Ja logisch, die Konstantstromquelle fuer Power LED ist ein DC-DC 
Wandler.

Autor: Thomas Amptus (tamptus)
Datum:

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Wenn immer nur eine LED an ist und die Zahl der Anstreuertransistoren 
minimiert werden soll, dann kann man eine Matrix mit 13 + 13 = 26 
Transitoren
nehmen.

tamptus

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Thomas Amptus schrieb:
> Wenn immer nur eine LED an ist und die Zahl der Anstreuertransistoren
> minimiert werden soll, dann kann man eine Matrix mit 13 + 13 = 26
> Transitoren
> nehmen.

er möchte aber die 3W leistung haben, damit kann man muliplexing 
vergessen.

Autor: Dennis S. (xelpitlum)
Datum:

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@ Christoph Z. (rayelec)
Danke für die hilfreiche Antwort!
Die Schaltung, wie du sie vorschlägst, ergibt für mich Sinn. Noch eine 
Frage:
> Für 150 Ausgänge brauchst du 19 ICs, das ist noch machbar.
das hört sich an, als könnten Probleme auftauchen. Wäre es dann nicht 
sinnvoller, Port Expander über I²C zu verwenden?

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  Dennis S. (xelpitlum)

>> Für 150 Ausgänge brauchst du 19 ICs, das ist noch machbar.
>das hört sich an, als könnten Probleme auftauchen.

Wo können die nicht auftreten?

>Wäre es dann nicht sinnvoller, Port Expander über I²C zu verwenden?

Nö. Aber man sollte/muss es modular aufbauen.

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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du must ersmal aurechnen wie schnell du die LEDs schalten möchtest. Bei 
Schieberegistern und nur einem Pin vom µC musst du immer 150bit schieben 
egal was sich ändert. Wenn einem I2C Portexpander kann man einzel die 
LEDs umschalten.

Wenn du noch extra PWM machen wills könnte es sehr schnell eng werden 
mit einem schnellen Bildaufbau.

Autor: Konrad S. (maybee)
Datum:

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Kann man die PWM nicht auch über den Output Enable vom 74HC595 machen?

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Konrad S. schrieb:
> Kann man die PWM nicht auch über den Output Enable vom 74HC595 machen?

wenn du jede LEDs einzeln in der Helligkeit regeln willst dann nicht, 
wenn du alle Regeln willst dann ja.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

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> Wenn immer nur eine LED an ist und die Zahl der Anstreuertransistoren
> minimiert werden soll, dann kann man eine Matrix mit 13 + 13 = 26
> Transitoren nehmen.

Natürlich nicht, denn dazu müssten die LEDs die Spitzenströme auch 
aushalten, was bei 1W und 3W Typen eher nicht der Fall ist.

Das wurde übrigens schon geschrieben, du hättest dir deinen Unfug also 
sparen können, wenn du erst mal gelesen hättest, was in dem Thread schon 
steht.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  Peter II (Gast)

>Wenn du noch extra PWM machen wills könnte es sehr schnell eng werden
>mit einem schnellen Bildaufbau.

"ansteuern (nur an/aus)"

Autor: Christoph Z. (rayelec)
Datum:

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>> Für 150 Ausgänge brauchst du 19 ICs, das ist noch machbar.
>das hört sich an, als könnten Probleme auftauchen. Wäre es dann nicht
>sinnvoller, Port Expander über I²C zu verwenden?

Warum nicht I²C! Das wäre mindestens so robust, wenn auch theoretisch 
nicht ganz so schnell. SPI wird fehleranfällig, wenn das Produkt 
Geschwindigkeit*(physikalische) Länge zu gross wird. Wir haben hier aber 
auch schon >1m quer durch eine Maschine gemacht und das läuft 
problemlos, wenn auch nur mit ein paar hunder Bits/s.

Autor: Peter II (Gast)
Datum:

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Falk Brunner schrieb:
>>Wenn du noch extra PWM machen wills könnte es sehr schnell eng werden
>>mit einem schnellen Bildaufbau.
>
> "ansteuern (nur an/aus)"

naja PWM ist doch nur an/aus.

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