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 LT3496 http://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?
http://www.google.de/search?client=opera&rls=en&q=power+led+driver+digital+interface&sourceid=opera&ie=utf-8&oe=utf-8 Da findet sich einiges! STCF03 High power white LED driver with I²C interface Allerdings wieder nur 1 Kanal =) Nachtrag: Ach tut mir leid, das Ding macht ja wieder PWM. Entschuldige...
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
Und noch einen hab ich, den ich aber auch eigentlich nicht gemeint hab =)
1 | Benefi ts of Constant Ripple |
2 | The luminous fl ux and dominant wavelength (or color |
3 | temperature for white LEDs) of LED light are controlled |
4 | by average current. Th e constant-ripple LED driver in |
5 | Figure 1 is much better at controlling average LED current |
6 | over changes in both input voltage and changes in output |
7 | voltage because it fi xes the valley of the inductor current |
8 | and also fi xes the current ripple. |
9 | Controlling LED ripple current implies control over peak |
10 | LED current, which in turn aff ects the luminous fl ux of |
11 | an LED. All LEDs have a relationship between their |
12 | luminous fl ux and forward current, IF, that is linear up to |
13 | a point. Beyond that point, increasing IF causes more heat |
14 | than light. High ripple current forces the LED to spend |
15 | half of the time at a high peak current, putting it |
16 | in the lower lm/W region of the fl ux curve. Th is reduces |
17 | the light output when compared to a purely DC drive |
18 | current even though the average forward current remains |
19 | the same. |
20 | Close inspection of LED datasheets also reveals that the |
21 | absolute maximum ratings for peak current are close to or |
22 | often equal to the ratings for average current. High current |
23 | density in the LED junction lowers lumen maintenance, |
24 | providing yet another incentive for keeping the ripple current |
25 | under control. |
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.
Hallo Michael, danke für diese interessante Aufklärung. damit wird das Projekt sicherlich noch etwas komplexer. Gruß, Ulrich
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
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