Hallo!
Ich möchte eine high power RGB LED mit 3x350mA
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Seoul%20Semiconductor/F50360.pdf?cshift_ck=null&client_id=5062
mit einem regelbaren Strom betreiben. PWM Ansteuerung geht nicht, weil
die Farbe auch mit Videokamera erhalten bleiben soll und da würde man
bei PWM leider das Umschalten der LED sehen.
Ein IC, das das zu können scheint ist der LT3496http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1003,C1094,C1769,P37747,D25041
das kostet €6,49+Märchensteuer bei Digikey.
Ich muß dem IC bei Analogbetrieb auch für jede LED eine Analogspannung
in Höhe des gewünschten Stroms zur Verfügung stellen. Da ich das ganze
von einem ATMega328P ansteuern möchte, bräuchte ich dann noch 3
Digital-Analog Wandler. Kennt jemand eine einfache Möglichkeit diese 3
Analogspannungen zu erzeugen, oder gibt es noch ein anderes LED IC, was
das einfacher beherrscht? Am liebsten würde ich den Strom einfach per
I2C digital an das LED IC schicken.
Wichtig noch zu wissen, daß das ganze aus einer LiPo Batterie mit einer
Spannung zwischen 3.0 und 4.2V betrieben werden muß.
VG Stephan
Nimm einen DAC, einen Multiplexer und 3 Smaple&Hold-Schaltungen. Wenn du
möglichst wenig Pins am µC hergeben willst, nimm zum Ansteuern des
Multiplexers ein Schieberegister, das kannst du an I2C hängen.
Oder ein Multichannel DAC.
Hallo Micheal,
vielen Dank für die Antwort.
Ich habe folgenden Quad DAC gefunden:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22187d.pdf (ca. 2USD bei
Digikey), der das Problem lösen würde.
Kennt vielleicht jemand ein digital ansteuerbares all-in-one-IC, dass
analog eine highpower RGB LED treiben kann?
Hmmm,
spricht eigentlich was dagegen eine schnelle PWM zu verwenden? Also wenn
Deine Kamera 50 oder 60 FPS macht, dann kann man doch eine PWM
verwenden, die 63..125kHz macht oder? Das ganze an einen PWM-fähigen
Microcontroller. Einige AVR, PIC und STM8 oder STM32 haben recht
intelligente PWM-Ausgänge, teilweise mit zwei invertierten Ausgängen an
einer PWM-Stufe, bei denen man die Dead-Time einstellen kann, damit
HiSide und LowSide nicht gleichzeitg oder zu dicht bei einander
umschalten. Aber ich denke eine einfach LowSide PWM tut es für Dich.
Einfach noch einen Gate-Driver dazwischen und fertig.
Ok, für die selbst einstellende Luxus Variante kann man auch noch in
jeden Kanal einen Shunt und einen Strom-OP stecken und das per ADC
auswerten...
Aber alles in allem spricht nichts gegen eine PWM mit ungleich höherer
Frequenz als die Bilder/s Deiner Video-Kamera.
Es gibt auch integrierte DC/DC Controller (Analog, TI) die irgendwo um
die 700kHz schalten und, wenn ich mich recht erinnere, von TI und MAXIM
auch welche, die keine feste Frequenz nutzen, sondern ein Spektrum um
eine Mittenfrequenz. Letztere sollten auch mit super-teuren Kameras und
Bildmessgeräten keinen nachweisbaren Effekt mehr auf das Bild haben.
Gruß, Ulrich
Ulrich P. schrieb:> spricht eigentlich was dagegen eine schnelle PWM zu verwenden? Also wenn> Deine Kamera 50 oder 60 FPS macht, dann kann man doch eine PWM> verwenden, die 63..125kHz macht oder? Das ganze an einen PWM-fähigen
Da muss dann aber auch der Schaltregler für die LEDs schnell genug
einschwingen. Je schneller er einschwingen soll, desto größer der
Stromrippel, desto geringer die LED-Lebensdauer.
Wäre zum Beispiel ein Argument.
Michael H. schrieb:> desto größer der Stromrippel, desto geringer die LED-Lebensdauer.
Wo hast du den Quatsch denn her.
Den größten Ripple hast du bei PWM und da hast du auch keine
Lebensdauerverkürzung.
Alexander Schmidt schrieb:> Wo hast du den Quatsch denn her.
Hui =)
Ich hab das mal in einem Datenblatt oder einer AN zu einer Power-LED
gelesen. Auf die Schnelle hab ichs aber nicht mehr gefunden...
Auf alle Fälle stand da definitiv drin, dass sich ein Ripple-Current von
über X% negativ auf die Life-Time auswirkt. Es war sogar eine
schematische Kurve mit Lebensdauer bei festem Leuchtkraftverlust über
dem Stromrippel aufgetragen.
Also da bin ich mir sehr sicher.
> Den größten Ripple hast du bei PWM und da hast du auch keine> Lebensdauerverkürzung.
Es ging dabei definitiv um den Zustand bei leuchtenden LED.
Es macht also scheinbar einen Unterschied, ob der Bandübergang eben
schon vorgespannt ist oder nicht.
Tut mir leid, dass ich auf die Schnelle nichts belegen kann.
Nachtrag: Jetzt hab ich doch noch was aus einer National AN. Allerdings
war das sicherlich nicht das, was ich im Kopf hatte:
1
The true upper limit for ΔiF comes from the nonlinear proportion
2
of heat to light that is generated as the peak current through the LED
3
increases. Above approximately 40%P-P ripple, the LED can experience
4
more heating during the peaks than cooling during the valleys, resulting
5
in higher die temperature and reduction in LED lifetime.
Auch kommen mir 40% etwas viel vor...
Möglicherweise hängt es auch von der Sperrschichtkapazitätsbelastung bei
vorgespanntem Übergang ab, die bei Ripple natürlich steigt.
Vielleicht finde ich ja doch noch etwas, wenn mir das Produkt wieder in
die Hände fällt...
Hallo Ulrich,
vielen Dank für die sehr hilfreiche Antwort.
Ulrich P. schrieb:
> spricht eigentlich was dagegen eine schnelle PWM zu verwenden? Also wenn> Deine Kamera 50 oder 60 FPS macht, dann kann man doch eine PWM> verwenden, die 63..125kHz macht oder? Das ganze an einen PWM-fähigen
Ich denke du hast recht. Die Sensorfläche in dem Kamerachip sammelt ja
1/50 Sekunde lang den Lichteinfall, bevor die einzelnen Bildpunkte
ausgelesen werden. Da müßte es egal sein, ob die Lichtleistung in einem
oder mehreren kurzen aber starken Impulsen, oder 1/50 Sekunde
gleichmäßig schwach kommt. Theoretisch müßte dann schon eine PWM
Frequenz von 50Hz ausreichen, sicherheitshalber mit einem mehrfaches
dieser Frequenz sollte es aber mit PWM genauso gut gehen wie mit
analoger Dimmung.
VG Stephan
Sorry für die harten Worte.
Bei der Lebenserwartung ist die Temperatur der größte Faktor. Die Led
wird im gedimmten Betrieb auch bei einem großen Ripplestrom nicht wärmer
werden als im Volllastfall mit DC, wenn der RMS-Strom kleiner ist.
Daher ist die Lebensdauer zwar etwas kleiner als im DC Fall, aber immer
noch größer als im Volllast DC Fall.
Konkrete Zahlen habe ich nicht, doch denke ich das sich die
Lebensdauerveringerung im einstelligen Prozentbereich abspielt.
Außerdem dürfte die Einschwingzeit bei einigen Schaltperioden liegen was
bei z.B. 10kHz nur einige ms sind.
Michael H. schrieb:> Auf alle Fälle stand da definitiv drin, dass sich ein Ripple-Current von> über X% negativ auf die Life-Time auswirkt. Es war sogar eine> schematische Kurve mit Lebensdauer bei festem Leuchtkraftverlust über> dem Stromrippel aufgetragen.
Ich nehme an das gilt nur für den Fall das der mittlere Strom gleich dem
maximalen Strom ist.
Also ok,
ich habe ja nicht unbedingt geschrieben, dass auf eine Drossel bei einer
reinen LoSide FET Schaltung verzichtet werden kann. Auch ein Kondensator
kann natürlich gerne nach Anforderung und Geschmack hinzugefügt werden.
Worauf es mir ankam war die Tatsache, dass eine Video-Kamera keine
linear geregelten LED Treiber (mit folglich gigantischen Kühlkörpern)
erforderlich macht, sondern 'moderne' DC/DC Technik eingesetzt werden
kann.
Natürlich gibt es bei Power-LEDs sehr viel mehr zu beachten als man das
von den kleinen Funzelchen am Pin eines Controllers so kennt.
Wenn man also seine 5W powersuperfluxLED mit einer eigenen Schaltung
betreiben möchte, dann muss man halt doch eine DC/DC Schaltung aufbauen,
die HiSide und LoSide schaltet, eine Drossel dahinter und ein paar
mittlere LoESR Kondensatoren für die Glättung. Es kommt halt darauf an,
was man möchte. Bei einer Photo/Video-Leuchte muss man halt auch die
Farbtemperatur einer LED bei unterschiedlichen Spannungen beachten,
jedenfalls in dem Rahmen, in dem der Weißabgleich der Kamera noch
mitspielt.
Außerdem hat man ja keine Lust bei veränderter Beleuchtung jedes Mal
einen neuen Weißabgleich durchzuführen.
Ich denke, dass sich deswegen gerade eine selbst entwickelte Steuerung
für eine RGB-LED anbietet, weil man eben die einzelnen PWMs für R, G und
B in verschiedenen Helligkeitsstufen auf einander abgleichen kann und
zwar mit der Kamera als Monitor/Referenz. Dann kann man sich die nötigen
Tabellen im Controller hinterlegen und auf Knopfdruck abrufen. Neben der
Option viele Helligkeitsstufen für Weiß mit optimaler Farbmischung kann
man dann auch noch gezielte Verfärbungen hinzufügen, die z.B. blasse
Haut brauner erscheinen lassen oder bestimmte Farben für besondere
Stilleben betonen (Blumen, Holz, Metall...)
Ist an sich ne jecke Idee und ich überlege glatt, ob ich da auch mal was
in der Richtung angehe, aber nicht für Video sondern als Ring- oder
Zangen-Blitz für meine SLR-Kamera.
Über den DC/DC Controller ein paar dicke Elkos auf eine programmierbare
Spannung aufladen und dann an die LEDs abgeben... Keine schlechte Idee.
Gruß, Ulrich
Hallo Teilnehmer,
ich moechte hier nur noch mein Schaerflein beitragen, da vieles, wie in
allen Foren hier, nicht falsch aber auch nicht ganz richtig ist.
1. Das abgestrahlte Spektrum einer LED ist abhaengig vom Momentanstrom,
deshalb bei PWM anders als bei linearer Steuerung
Diese Abweichungen sind aber sehr gering und normalerweise nicht
Fotorelevant
2. Auch wenn eine PWM-gesteuerte LED gleich hell aussieht und viel
schneller geschaltet wird als die Belichtungsdauer, so bedeutet das
nicht, das sie fotografisch i.O. ist.
Der Bildsensor ist naemlich viel schneller als die Verschlusszeit und
kann durch PWM-Spitzenleistungen der LEDs leicht uebersteuert werden,
wenn auch der mittlere Beleuchtungswert niedriger liegt.
Das Empfangsverhalten eines Sensors ist voellig unterschiedlich zu
unserem Auge oder einer Filmemulsion weil er nicht wie diese mittelt!
Professionelle LED-Leuchten werden deshalb nicht PWM gesteuert sondern
linear!
3. Eine weisse LED macht kein weisses Licht. Eine weisse LED liefert
wenige verschiedene spektrale Komponenten (siehe Datenblaetter) die von
unserem Auge zu WEISS zusammengesetzt werden, voellig unterschiedlich
z.B. zur Sonnenstrahlung, die sehr breitbandig ist.
Fuer Profi-LED-Leuchten im Fotobereich werden LEDs eingesetzt, deren
spektrale Verteilung am besten an die Charakteristika der Sensoren
angeglichen ist. Schwierig zu bekommen und teuer!
4. RGB-LED zu verwenden ist genau aus diesem Grund noch viel kritischer!
Ich kann zwar die Farbe fuer's Auge prima einstellen, aber die
Spektralverteilung wird noch viel schlimmer!
Gruss
Michael
Michael Roek-ramirez schrieb:> Der Bildsensor ist naemlich viel schneller als die Verschlusszeit und
Was verstehst du darunter das der Bildsensor schneller ist?
Dann bräuchte man ja keinen mechanischen Verschluss.
> Das Empfangsverhalten eines Sensors ist voellig unterschiedlich zu> unserem Auge oder einer Filmemulsion weil er nicht wie diese mittelt!
Das Auge mittelt nicht sondern integriert das einfallende Licht.
Wie es bei einem CCD aussieht weiß ich nicht, kann mir jedoch vorstellen
dass dort auch das einfallende Licht über die Zeit integriert wird.
Ich freue mich, wie hochwertig die einzelnen Beiträge sind. Ein
herzliches Dankeschön an alle!
Sehr interessant fand ich die leichte Farbveränderung der LED bei
höheren Strömen und die erhöhte Wärmeerzeugung bei Stromimpulsen, die
über den Maximalstrom deutlich herausgehen.
Für mich reicht eine ungefähre Genauigkeit der Farbe aus. Mittlerweile
bin ich aus einem andereren Grund von der PWM abgerückt. Ich habe eine
Laser Datenübertragung (sendet Kennung) mit rotem Licht parallel laufen,
die durch PWM gestört werden könnte. Für die Interessierten:
Ich wollte die Farb-LED in meine ferngesteuerten kleinen Mini-Panzer
einbauen http://twitter.com/youtank . Mittlerweile habe ich die Pläne
geändert, so dass nicht mehr jeder dieser Modelle selbst so eine
leistungsstarke LED mit raumgreifender Elektronik an Board haben muß. Es
reicht aus, wenn eine starke RGB LED pro Spielfeld von der Decke her das
Spielfeld in "Feuerfarben" bunt ausleuchtet, damit die Mitspieler
mitbekommen, daß einer der Modellpanzer getroffen wurde. An jedem
einzelnen Panzermodell gibt es dann nur noch eine 20mA LED in gelber
Farbe, die einen Treffer signalisiert. Es liegt mir übrigens fern mit
den Panzermodellen kriegsverherrlichend zu sein - im Schützenverein wird
schließlich auch geschossen. Ich mag einfach diesen Wettstreit und ich
mag die technischen Raffinessen von Panzermodellen. Vielleicht geht das
anderen auch so :)
VG Stephan
