High Power RGB LED Treiber

[Jonathan (jonathan_v)]

Hallo ihr!

Ich bin momentan dabei, eine 30€-Nebelmaschine von Amazon "DMX-ready" zu 
machen. Für den eigentlichen Nebelmechanismus habe ich bereits einen 
Arduino Nano + 230v Relais und MAX485-Schnittstelle kombiniert, um die 
Fluidpumpe per DMX zu triggern - so weit so gut.

Nun möchte ich auch noch die acht LEDs, die verbaut sind, per DMX 
steuern können. Hierbei handelt es sich um acht High Power (vermute mal 
1w bzw. 3w) RGB LEDs, die in Serie geschaltet und mittels 
RF-Fernbedienung gesteuert werden können. Diesen Mechanismus brauche ich 
nicht mehr, und auch die Platine mit den originalen LEDs habe ich in 
KiCad maßstabsgetreu nachgebaut. Nun zur eigentlichen Frage:

Ich möchte folgende High Power 3W RGB LEDs verwenden 
(https://www.media.highlight-led.de/products/documents/pdf/77900130.pdf). 
Diese benötigen eine KSQ bei 350 mA und haben eine Forward Voltage (Vf) 
von ~2.2v für Rot, und ~3.2v für Grün und Blau.

Da jede dieser acht LEDs einzelnd addressierbar sein soll, benötige ich 
nun einen Treiber-IC bzw. eine Schaltung, die direkt mit auf die LED-PCB 
(im Anhang abgebildet) kann. Diese ist aus Aluminium gefertigt, und 
dementsprechend nur einlagig mit SMD-Komponenten bestückbar. Der "Rand", 
auf dem ich Komponenten platzieren kann, ist 21mm breit - viel Platz ist 
dort also nicht.

Ich hatte mir als Treiber-IC den AL1793 
(https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL1791_1792_1793_1794.pdf) 
angeschaut. Das ist ein 3-Kanal-LED-Treiber, der Konstantstrom bis zu 
500mA und Spannungen von 6.5v bis zu 30v unterstützt. Dazu ist er super 
klein. Das einzige Problem, was ich hier sehe, ist, dass dieser ziemlich 
heiß werden könnte, denn bei einer Forward Voltage von gerade mal 2.2v 
für bspw. Rot, liegen ja 4,3v zwischen der Minimalspannung von 6.5v und 
der Vf für Rot, also 4,3v * 350mA = 1,5W, die "verheizt" werden. Wenn 
der IC das für alle Kanäle macht, brauch ich keine Heizung mehr, da 
hilft wahrscheinlich auch eine Aluminium-PCB nicht mehr.

Ich wurde zwar darauf hingewiesen, dass ich höchstwahrscheinlich 
aufgrund des Faktes, dass der Treiber die Kathoden der LEDs verbindet, 
auf der Anodenseite einfach eine kleinere Spannung anschließen kann, und 
der IC darauf hin weniger "verheizt" (diese Schaltung ist im Anhang) - 
ich verstehe allerdings nicht ganz, warum dem so ist, und ob es damit 
überhaupt besser wäre.

Idealerweise suche ich also einen Treiber-IC, der platzmäßig auf das 
Board passt, und 3 Kanäle ansteuern kann (im Notfall geht das natürlich 
auch mit 1-Kanal-Treibern, dann bräuchte ich nur mehr Platz). Ich möchte 
außerdem auf sonderlich viele Extra-Komponenten verzichten, da ich ja 
auch noch insgesamt 24 PWM-Kanäle routen muss (oder gibt es evtl. sogar 
Treiber mit I²C / SPI?)

Lasst mich gerne eure Ideen dazu wissen. Ich bin noch blutiger Anfänger, 
grobe Fehler dürft ihr mir also nicht übel nehmen :)

Cheers!

[Harald A. (embedded)]

Ich würde jeden einzelnen Kanal mit einem DCDC Umsetzer betreiben, z.B. 
mit dem PT4115. Den Eingang kannst Du wahlweise mit PWM oder einen 
analogen Spannung (DAC) ansteuern. Den PT4115 kannst Du samt passender 
Spule für sehr kleines Geld bei JLCPCB bestücken lassen.

[Michael B. (laberkopp)]

Jonathan schrieb:
> Lasst mich gerne eure Ideen dazu wissen

Wie es der Zufall will, habe ich so ein professionelles Teil gerade auf 
dem Tisch.

Die bauen 7 deiner LED in Reihe an 24V Netzteil (eingestellt auf 25.1V) 
mit (wohl zur Lastverteilung) 6 Festwiderständen für blau und grün und 
nutzen für rot einen LM317 als 350mA Stromregler.

Und das ist Mist, weil die SMD Widerstände ihre Lötverbindungen auf der 
Alukernplatine losbrechen, ich würde alle 3 mit LM317 regeln, und die 
LM317 nicht auf die LED Platine setzen.

Die Ansteuerplatine macht noch PWM mit übertriebenen TO220 MOSFETs zur 
Helligkeitsregelung.

[Gerald B. (gerald_b)]

https://www.tme.eu/Document/3b8aa6b621c13e39cae4c940f5582ce7/SCT2932.pdf
Eine getaktete KSQ ist auch kein Hexenwerk. Damit bist du weitestgehend 
frei, was die Versorgungsspannung anbelangt.
Das ist so meine "Wald und Wiesen KSQ" bis 1 Ampere. Habe dafür Boards 
als Boardnutzen 20x 37mm, 5 Stück nebeneinander und somit bequem 
kürzbar. Ub ist durchgebrückt, so das ich p. Boardnutzen nur 1x 
einspeisen brauche.
Die Eagle Dateien davon kannste haben, Das IC bekommt man über TME