LED/OLED über Arduino/Mosfet dimmen

J_ _De_el schrieb:
> Für die OLED und die Power-LED werde ich jeweils eine eigene Schaltung
> bauen. Die Schaltungen möchte ich analog jeweils für die LED und die
> OLED entsprechend dieser Vorgabe realisieren:
>
> http://www.kriwanek.de/arduino/aktoren/304-lasten-mit-power-mosfet-schalten.html

Falsche Schaltung.
Die verlinkte Schaltung ist für Geräte, die Du mit einer festen Spannung 
betreiben kannst. Glühlampen, Motoren, Heizungen. Oder eine per 
Vorwiderstand betriebene LowPower-LED, bei der es auf die im 
Vorwiderstand verheizte Energiemenge nicht groß ankommt, weil sich das 
auf der Stromrechnung nicht bemerkbar macht.

> Als Elektrotechnik-Beginner würde mich interessieren ob dem ein oder
> anderen von euch mit tiefergehenden Kenntnissen ein Problem auffällt,
> genereller Art oder bezüglich der verlinkten Schaltung und den
> Spannungsquellen die ich verwenden will?

Deine LED-Module müssen mit einem geregelten Konstantstrom betrieben 
werden. Und zwar bei voller Leistung genau so wie beim dimmen.

Was Du brauchst, sind "dimmbare Konstantstromquellen".

Danke erstmal für das Feedback.

Wie im Text erwähnt, werden sowohl die LED als auch die OLED an einer 
Konstantstromquelle betrieben.

Da im weiteren Verlauf meines kleinen Versuchs die Steuerung zu einer 
Regelung ausgebaut werden soll (Helligkeit wird in Abhängigkeit einer 
Messgröße vom Arduino angepasst), kann ich keine manuell dimmbare 
Konstantstromquelle verwenden, sondern nutze dafür die PWM-Funktion des 
Arduino, mit der ich den Mosfet ansteuere.

Der einzige Unterschied zur verlinkten Schaltung ist im Prinzip, dass 
ich eine Konstanstromquelle verwende und als Last statt dem Heizpad eine 
LED oder OLED verwende.


VG JD

J_ _De_el schrieb:
> Da im weiteren Verlauf meines kleinen Versuchs die Steuerung zu einer
> Regelung ausgebaut werden soll (Helligkeit wird in Abhängigkeit einer
> Messgröße vom Arduino angepasst), kann ich keine manuell dimmbare
> Konstantstromquelle verwenden

Falls Du noch niemals eine per PWM dimmbare Konstantstromquelle gesehen 
hast, poste ich Dir mal einen Produktlink zum Anschauen:
http://www.led-tech.de/de/LED-Controlling/Konstantstromquellen/Meanwell-DC/DC-Konstanstromquelle-350mA-LT-1980_118_119.html

Die für die Schaltung auslegungsrelevanten Daten sind:

1. Größe des Konstantstroms, hier 350 mA
Der Wert, den die Konstantstromquelle liefert, muß kleiner oder gleich 
dem erlaubten Strom der LED sein. D.h. Du kannst eine 700 mA Power-LED 
mit einer 350 mA Konstantstromquelle betreiben (erreicht dann eben nicht 
die maximal mögliche Helligkeit), aber nicht umgekehrt

2. Eingangsspannung/LED Vorwärtsspannung
Konstantstromquellen erfordern eine Eingangsspannung, die oberhalb der 
LED-Vorwärtsspannung liegt. Wie hoch die Eingangsspannung mindestens 
bzw. maximal oberhalb der Vorwärtsspannung der LED liegen muß, um 
innerhalb der Spezifikation zu bleiben, und ob die Konstantstromquelle 
für die beabsichtigte Vorwärtsspannung geeignet ist, kannst Du im 
Datenblatt der Konstantstromquelle nachlesen. Manche 
Konstantstromquellen sind nicht für den Betrieb an Einzel-LEDs 
vorgesehen, sondern für LED-Reihenschaltungen. Zu erkennen sind solche 
Konstantstromquellen dann an Angaben wie "für 6-10 LEDs" (damit sind 
dann weiße Power-LEDs mit ca. 3 bis 3.2V Vorwärtsspannung gemeint) oder 
"Ausgangsspannung 18-32 Volt". Die Konstantstromquelle muß innerhalb 
ihrer Spezifikation betrieben werden, und dabei darf die Spezifikation 
der LED nicht überschritten werden.

3. PWM dimmbar
Wenn Du eine dimmbare Konstantstromquelle direkt mit einem 
Arduino-Ausgang dimmen möchtest, müßtest Du darauf achten, dass die 
Spezifikation eine Dimmung mit 5V PWM Pegel erlaubt.

Mit einem "MOSFET-Dimmer", wie Du ihn offenbar planst, kannst Du nur 
LEDs dimmen, die direkt an einer Festspannung betrieben werden dürfen. 
Beispielsweise kannst Du "12V LED-Strips" mit MOSFETs per PWM dimmen. 
Der MOSFET schaltet dann die 12V Spannung im PWM-Tastverhältnis ein/aus 
und die 12V LEDs leuchten heller oder dunkler. Die von Dir genannten 
LEDs sind allerdings keine LEDs, die für den Betrieb an einer 
Konstantspannung ausgelegt/beschaltet sind, sondern es handelt sich um 
LEDs, die mit Konstantstrom betrieben werden müssen.

> Falls Du noch niemals eine per PWM dimmbare Konstantstromquelle gesehen
> hast, poste ich Dir mal einen Produktlink zum Anschauen:
> 
http://www.led-tech.de/de/LED-Controlling/Konstantstromquellen/Meanwell-DC/DC-Konstanstromquelle-350mA-LT-1980_118_119.html

Die von dir verlinkte KSQ schein gut geeignet für mein Vorhaben zu sein, 
danke.
Ein paar Fragen dazu hätte ich:

1. Wenn ich die KSQ am 230VAC Stromnetz betreiben möchte, müsste ich 
vorher die Netzspannung mit irgend einem 0815 Netzteil (z.b. 12VDC, 
liegt deutlich über der Vorwärtsspannung der verwendeten LED) auf die 
erlaubte Eingangsspannung der KSQ (9-56VDC)drosseln, in dem ich die KSQ 
an das Netzteil anschließe?

2. Sollte ich wie in der verlinkten Heizpad-Schaltung zwischen Pin des 
Arduino und PWM-Eingang der KSQ einen Widerstand schalten (Bei MOSFETS 
fließen ja scheinbar hohe Ströme beim Umschalten die den Arduino 
gefährden, ist dies hier auch der Fall)?

3. Sollte ich ebenfalls einen Pull-Down-Widerstand am Pin des Arduinos 
anbringen um ein eindeutiges LOW-Signal zu haben?


> Wenn Du eine dimmbare Konstantstromquelle direkt mit einem
> Arduino-Ausgang dimmen möchtest, müßtest Du darauf achten, dass die
> Spezifikation eine Dimmung mit 5V PWM Pegel erlaubt.

PWM-Spezifikationen:
LOW:<0,8 VDC HIGH: 2,5-6 VDC laut Datenblatt, sollte passen.

> Mit einem "MOSFET-Dimmer", wie Du ihn offenbar planst, kannst Du nur
> LEDs dimmen, die direkt an einer Festspannung betrieben werden dürfen.

Mir ist noch nicht ganz klar, wieso ich mit dem MOSFET keine LED dimmen 
kann, die an einer KSQ hängt. Der MOSFET blockiert doch periodisch den 
Stromfluss abhängig vom PWM-Signal. Vielleicht kannst du mir erklären 
wie sich das PWM-Signal an der KSQ im Unterschied zum MOSFET auswirkt?

Beste Grüße JD

J_ _De_el schrieb:
> 1. Wenn ich die KSQ am 230VAC Stromnetz betreiben möchte, müsste ich
> vorher die Netzspannung mit irgend einem 0815 Netzteil (z.b. 12VDC,
> liegt deutlich über der Vorwärtsspannung der verwendeten LED) auf die
> erlaubte Eingangsspannung der KSQ (9-56VDC)drosseln, in dem ich die KSQ
> an das Netzteil anschließe?

Ja.

> 2. Sollte ich wie in der verlinkten Heizpad-Schaltung zwischen Pin des
> Arduino und PWM-Eingang der KSQ einen Widerstand schalten (Bei MOSFETS
> fließen ja scheinbar hohe Ströme beim Umschalten die den Arduino
> gefährden, ist dies hier auch der Fall)?

Eine fertige Konstantstromquelle sollte die notwendige Schutzbeschaltung 
stets selbst mitbringen, so dass Du das PWM-Signal des Arduino direkt 
auf den PWM-Eingang der KSQ aufschalten kannst. Wenn es anders zu 
beschalten wäre, würde das im Datenblatt stehen.

Bei der von Dir verlinkten MOSFET-Schaltung zur Regelung von Heizpads, 
Glühlampen, Motoren sollte der Eingangswiderstand am MOSFET vorhanden 
sein, denn der MOSFET-Eingang verhält sich wie ein Kondensator, was 
sonst beim Umschalten zu übermäßig hohen Strömen am Mikrocontroller 
führen könnte.

> 3. Sollte ich ebenfalls einen Pull-Down-Widerstand am Pin des Arduinos
> anbringen um ein eindeutiges LOW-Signal zu haben?

Nein, Dein PWM-Signal wird vom Arduino zwischen HIGH und LOW gepegelt, 
ohne dass eine zusätzliche Beschaltung notwendig ist.

> PWM-Spezifikationen:
> LOW:<0,8 VDC HIGH: 2,5-6 VDC laut Datenblatt, sollte passen.

Ja, danach habe ich das beispielhafte Produkt ausgewählt.

> Mir ist noch nicht ganz klar, wieso ich mit dem MOSFET keine LED dimmen
> kann, die an einer KSQ hängt. Der MOSFET blockiert doch periodisch den
> Stromfluss abhängig vom PWM-Signal. Vielleicht kannst du mir erklären
> wie sich das PWM-Signal an der KSQ im Unterschied zum MOSFET auswirkt?

Genau das Blockieren des Stromflusses ist das Problem: Dafür ist die 
Konstantstromquelle nicht gemacht. Die Konstantstromquelle will immer 
den kostanten Strom, z.B. 350 mA abgeben. Wenn Du das nicht mehr 
erlaubst, regelt die Konstantstromquelle nach, dabei erhöht sie am 
Ausgang immer weiter die Ausgangsspannung. Je nach Eingangsspannung wird 
dann entweder die Ausgangsspannung an der KSQ so hoch geregelt, dass 
Dein MOSFET zerstört wird und dann durch den defekten MOSFET genügend 
Strom durchgeht. Oder die Ausgangsspannung wird bis zum Anschlag 
hochgeregelt, die KSQ kann den notwendigen Ausgangsstrom trotzdem nicht 
liefern und sie schaltet dann in einen Error-Schutzmode.

Eine nicht-dimmbare KSQ ist nur dafür gedacht, dass sie den Strom 
langsam nachregeln muß, z.B. wenn sich die LED erwärmt und dann andere 
Kenndaten bekommt. Aber die KSQ muß immer so betrieben werden, dass sie 
den Konstantstrom tatsächlich bei der angeschlossenen Last auch 
loswerden kann.

Und deshalb brauchst Du eine dimmbare KSQ, die am Eingang geregelt wird, 
also die am Eingang ein PWM-Signal bekommt und am Ausgang dann einen 
PWM-Konstantstrom abgibt (auch wenn man dabei kaum von Konstantstrom 
sprechen kann, wenn mal Strom fließt und mal nicht).

Sehr gut erklärt, habe es nun verstanden, vielen Dank. Jetzt geht es ans 
Basteln.

VG
JD