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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Viele LED über Microcontroller


Autor: Zaus (Gast)
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Hallo zusammen
Als mein erstes "Projekt" würde ich gerne eine Terrarienbeleuchtung mit 
vielen LEDs über einen Microcontroller steuern. Nun hab ich davon bis 
jetzt noch recht wenig Ahnung und befürchte dass der µC gar nicht genug 
Leistung liefern kann.
Ich brauche mindestens 15 "High-Power"LED von denen jede bei einer 
Spannung von 3,4V 70mA zieht. Lieg ich da richtig dass ich das nicht 
direkt über den Mikrocontroller liefern kann (AVR)? Was müsste ich 
stattdessen machen?

Danke für eure Hilfe

Autor: holger (Gast)
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>Ich brauche mindestens 15 "High-Power"LED von denen jede bei einer
>Spannung von 3,4V 70mA zieht. Lieg ich da richtig dass ich das nicht
>direkt über den Mikrocontroller liefern kann (AVR)?

Ja.

> Was müsste ich
>stattdessen machen?

Transistor.

Autor: R. Freitag (rfr)
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Treiber-ICs , zB ULN Treiber.
Robert

Autor: Zaus (Gast)
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Danke erstmal.
Ich hab mir die Sache mit den Transisotern mal angeschaut.
Die Transisotern verstärken dann die Leistung die ich vom 
Mikrocontroller bekomme?
Wie ist das eigentlich wenn ich meine Schaltung mit einem Netzteil 9V 
1000mA versorge, dann damit eine stabile Versorgungsspannung mit 5V 
bereitstelle: Brauch ich ein anderes Netzteil wenn meine LED's zusammen 
mehr als 1000mA ziehen?
Kann ich dann auch 4-5 LED in Reihe hinter den Transistor schalten. (Es 
sollen immer Gruppen von mehreren LEDs gleichzeitig geschalten werden 
durch einen Ausgang am µc)
Ich hoffe es ist ok wenn ich hier solche Anfängerfragen stelle. Denke, 
dass mir die Programmierung der µC nicht vor große Probleme stellt 
allerdings fehlt mir etwas der Elektrotechnische Background ;)

Autor: Sam .. (sam1994)
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Zaus schrieb:
> Wie ist das eigentlich wenn ich meine Schaltung mit einem Netzteil 9V
> 1000mA versorge, dann damit eine stabile Versorgungsspannung mit 5V
> bereitstelle: Brauch ich ein anderes Netzteil wenn meine LED's zusammen
> mehr als 1000mA ziehen?
Ja, man sollte aber das Netzteil auch nicht an die Grenzen bringen. 
999mA sollte man auch nicht ziehen.
> Kann ich dann auch 4-5 LED in Reihe hinter den Transistor schalten. (Es
> sollen immer Gruppen von mehreren LEDs gleichzeitig geschalten werden
> durch einen Ausgang am µc.
Mit dem Risiko, dass manche verschienden Hell leuchten. Man könnte auch 
testen welche Leds relativ gleich sind und ungefähr gleich hell leuchten 
(so macht man das die Industrie). Das ganze hängt damit zusammen, dass 
nicht alle Led gleich sind, sondern bei unterschiedlichen Spannungen zu 
leuchten beginnen.
> Ich hoffe es ist ok wenn ich hier solche Anfängerfragen stelle. Denke,
> dass mir die Programmierung der µC nicht vor große Probleme stellt
> allerdings fehlt mir etwas der Elektrotechnische Background ;)
So geht es mir heute noch.

Autor: Zaus (Gast)
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Nehmen wir an ich habe ein Netzteil das 12 V und 1000mA liefert.
Jetzt versorg ich damit meinen Transistor und dahinter sind die LED. Die 
Basis des Transistors wird mit dem µC verbunden um über ihn zu bestimmen 
wann der Transistor die LEDs schaltet. Da eine LED aber ja nur etwa 3 V 
braucht kann ich dann bis zu 4000mA verbrauchen oder kann ich das so 
nicht rechnen weil ich keinen "Transformator" habe?

Und wenn ich beispielsweise 5 LED in Reihe schalte brauche ich dann 15V 
? Diese könnte das Netzteil dann ja nicht liefern?

Autor: Operator S. (smkr)
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Nein du kannst dann nicht 4000mA ziehen.
Das Netzteil wird immer versuchen auf die 12V zu regeln, somit kannst du 
es auch höchstens mit 1A belasten.
Was du suchst ist "Transistor als Schalter".
Dabei schaltet der Transistor gegen Masse, an der Basis hast du einen 
Widerstand zum Mikrocontroller und am Collector deine Leds.

Am besten du zeichnest das Ganze einmal auf und berechnest den 
Spannungsabfall über die Leds und den Transistor (Bipolare Transistoren 
haben typisch etwa 0.2V)
Da du als Versorgungsspannung 12V hast, darf die Summe der Spannungen 
über Transistor und Leds nicht mehr als 12V sein.

Wenn du z.B. 5 rote Leds mit 1.4V Durchbruchspannung hast, dann rechnest 
du:
12V - (5*1.4V) - 0.2V = 4.8V
Das ist die Spannung die über den Vorwiderstand abfallen wird. Mit der 
grösse des Wids kannst du dann somit den Strom durch die Leds begrenzen.
Schau dass die Spannung grösser als 2V bleibt, sonst kommst du in Gefahr 
mit den Toleranzen.

Autor: Yaro (Gast)
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Am besten du nimmst einen Step Down Wandler und wandelst deine 
Eingangsspannung von 12 auf 3,3V herunter. Die restlichen 0.3V nimmst du 
dann mit einem Widerstand in Serie mit jeweils einer LED weg. Alle LEDs 
werden parallel (mit jeweils einem serien-Widerstand bei der LED) 
geschaltet.
Was die Leistung angeht, so musst du den Wirkungsgrad deines Wandlers 
noch mitrechnen (typisch ca. 60%-90%).
Schalten würde ich es lieber mit MOS-FETs statt mit bipolaren 
Transistoren. Bei 15 Transistoren ist das schon ein nicht zu 
übersehender Strom, der über den µC fliest.

Was das "in Reihe schalten" von LEDs angeht, so muss man da etwas 
vorsichtig sein... Außerdem kannst du sie dann ja nicht separat 
schalten...

Autor: MagIO (Gast)
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Das Netzteil kann 1000mA liefern! Punkt. Die Frage nach 4000mA stellt 
sich also nicht wirklich ;o)

Transformieren kannst Du den Gleichstrom nicht mit einem Transformator, 
die transformieren nur wechselstrom. Mit einem Step-Down converter kann 
man die Spannung auch runterregeln. Nach so einem Teil kann man dann in 
der Tat mehr als 1000mA ziehen.

Wenn Du die LEDs direkt an die 12V klemmen möchtest, dann empfiehlt es 
sich sogar mehrere in Reihe zu schalten, da sonst die "überschüssige" 
Spannung am Transistor abfällt. Und der macht dann Wärme draus - oder 
geht kaputt, wenn falsch dimensioniert ;o)

Natürlich sollte die Summe der LED-Spannungen nicht die 
Versorgungsspannung erreichen oder gar übertreffen. Zu einer gelungenen 
LED-Schaltung gehört eine Strombegrenzung. Im einfachsten Fall ein 
Widerstand.

Autor: MagIO (Gast)
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@Yaro:
Wieso muss man beim in Reihe schalten vorsichtig sein??

Autor: Zaus (Gast)
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Danke euch allen für die Antworten.
Da ich die LED in kleinen Gruppen anordnen will und alle LEDs einer 
Gruppe gleichzeitig schalten möchte bietet sich die Reihenschaltung ja 
an. Dann muss ich bei meinen "Power-LED" die Spannung auch nicht Wandeln 
da die LEDs 3,4 V brauchen und ich so an 12 V ja gerade 3 in Reihe 
schalten könnte wobei das mit den 2V die mind. am Vorwiderstand abfallen 
sollten schon knapp wird.
Dann bräuchte ich für 15 LEDs also 5 Transistoren.

MOS-FETs werd ich mir trotzdem mal anschauen das sagt mir bis jetzt gar 
nix :)

Autor: snowfly (Gast)
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LEDs mit 70mA und Terrarienbeleuchtung passt IMHO nicht ganz zusammen.
Ich glaube da werden deine Viecher im Dämmerlicht stehen.

Je nach grösse des Terrariums kommen glaube ich 15 LEDs mit mit 350mA 
eher hin.
Prüf dass lieber mal bevor du das aufbaust.

Wenn es dir mehr um die Beleuchtung geht als ums Basteln kauf dir lieber 
nen Controller
 z.B. sowas: 
https://www.eiwomisa.de/website/shop-bausaetze/led...
Davon gibt es hunderte und noch mehr als Anleitungen.

Autor: Tüll (Gast)
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Samuel K. schrieb:
> Mit dem Risiko, dass manche verschienden Hell leuchten. Man könnte auch
> testen welche Leds relativ gleich sind und ungefähr gleich hell leuchten
> (so macht man das die Industrie). Das ganze hängt damit zusammen, dass
> nicht alle Led gleich sind, sondern bei unterschiedlichen Spannungen zu
> leuchten beginnen.

Falsch. LED in Reihe geht super weil durch alle genau der gleiche Strom 
fliesst, darum werden auch alle gleich hell leuchten. Parallel schalten 
ist hingegen problematisch. Gibt hier irgendwo extra einen Artikel dazu.

Bitte nicht "helfen" wenn man selber keine Ahnung hat.

Autor: Jay B. (jay_)
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hi,
Tüll schrieb:
> Bitte nicht "helfen" wenn man selber keine Ahnung hat.
DER spruch geht SEHR oft nach hinten los ;-)

jay

ps:
m.e. übrigens auch in deinem fall...

Autor: citb (Gast)
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an die Mods:

koennt Ihr solchen hanebuechenen Unfug zur Parallelschaltung von LEDs 
nich einfach entfernen? Vielleicht statt dessen eine Bemerkung ala 
"entfernt, weil fachlich falsch".

Sonst findet irgendwer ueber den allwissenden Mr. G... diesen Unfug 
womoeglich.

citb

Autor: NEWBIE (Gast)
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Led's parallelschalten ist prinzipiell kein Unfung.

Wenn die Led's ausgemessen, und thermisch gekoppelt sind wird das
von den Powermodulherstellern sehr häufig so gemacht.

Grüsse

Autor: (Gast) (Gast)
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Und LEDs mit individuellen Vorwiderständen parallel schalten ist auch 
völlig OK.
Das fachlich falsch zu nennen ist jedenfalls fachlich falsch :)

Autor: Zaus (Gast)
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snowfly schrieb:
> LEDs mit 70mA und Terrarienbeleuchtung passt IMHO nicht ganz zusammen.
> Ich glaube da werden deine Viecher im Dämmerlicht stehen.
>
> Je nach grösse des Terrariums kommen glaube ich 15 LEDs mit mit 350mA
> eher hin.
> Prüf dass lieber mal bevor du das aufbaust.
>
> Wenn es dir mehr um die Beleuchtung geht als ums Basteln kauf dir lieber
> nen Controller

Hallo  snowfly
Mir gehts hauptsächlich ums basteln. Das Terrarium ist dann nur ein 
Nebenprodukt das dabei abfällt ;) Außer dem Licht sollen dann auch noch 
Luftfeuchtigkeit (mit Beregenungsanalage) und Temperatur vom 
Mikrocontroller geregelt werden.

Es ist ein relativ kleines Terrarium. 80*40*60. Mit 15 Nichia LEDs 
(160lm/Watt) komm ich damit auf über 500 Lumen zusammemn mit dem Spot 
also auf etwa 1000 Lumen. Vielleicht werden aus den 15 LEDs auch noch 20 
oder 30 das muss man dann schauen aber das sollte dann eigentlich schon 
reichen meinst du nicht?

Autor: Tüll (Gast)
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Jay B. schrieb:
> DER spruch geht SEHR oft nach hinten los ;-)
>
> jay
>
> ps:
> m.e. übrigens auch in deinem fall...

Ach, aber du bist dir zu fein zu erklären weshalb?

Ich hab meine Infos von hier:
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Mehrer...

Falls der Artikel Müll ist entschuldige ich mich und nehme meine Aussage 
zurück. Dann sollte wohl jemand der es besser weiss den Artikel 
korrigieren.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Gott lass Hirn wachsen,
nach 1000 threads hier, daß Leds NICHT parallelgeschaltet werden und man 
sie auch nicht dazu paart sollte es doch so langsam jeder verstenden 
haben.
Lest den Artikel den Tüll angegeben hat!
@Tüll du musst dich nicht entschuldigen!

An den TE:
Du kannst bei einer Durchlassspannung von ca. 3,5V 2 oder 3 LEDs in 
Reihe schalten und diese dann mit einem kleinen Mosfet oder auch 
Transistor und passendem Vorwiderstand vom µC schalten. Les den Artikel 
und die anderen Artikel über Leds hier!
Elegenter aber aufwändiger ist eine bzw. mehrere Stromquelle(n).
Und glaube NIE WIEDER jemandem, der dir erzählt Leds parallel zu 
schalten oder ohne Vorwiderstand mit einer konstanten Spannung zu 
versorgen. Bei einer konstanten Spannung braucht JEDE Led bzw. jeder 
Strang von hintereinnandergeschalteten Leds einen eigenen Vorwiderstand.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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NEWBIE schrieb:
> Wenn die Led's ausgemessen, und thermisch gekoppelt sind wird das
> von den Powermodulherstellern sehr häufig so gemacht.

Aber genau das ENGE! thermische Koppeln auf einem Modul kann der TE 
nicht mit seinen 15 Leds machen.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Zaus schrieb:
> Kann ich dann auch 4-5 LED in Reihe hinter den Transistor schalten.

Leds in Serie (= in Reihe) sind genau richtig.

Autor: anonµm (Gast)
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Wie man es richtig macht siehe den Artikel den Tüll genannt hat.

Dreimal Falsch:

Yaro schrieb:
> Was das "in Reihe schalten" von LEDs angeht, so muss man da etwas
> vorsichtig sein

Samuel K. schrieb:
>> Kann ich dann auch 4-5 LED in Reihe hinter den Transistor schalten.
> Mit dem Risiko, dass manche verschienden Hell leuchten. [...] Das ganze
> hängt damit zusammen, dass nicht alle Led gleich sind, sondern bei
> unterschiedlichen Spannungen zu leuchten beginnen.

Jay B. schrieb:
>> Bitte nicht "helfen" wenn man selber keine Ahnung hat.
> DER spruch geht SEHR oft nach hinten los ;-)
> m.e. übrigens auch in deinem fall...

Autor: Ich (Gast)
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Zaus schrieb:
> Kann ich dann auch 4-5 LED in Reihe hinter den Transistor schalten. (Es
> sollen immer Gruppen von mehreren LEDs gleichzeitig geschalten werden
> durch einen Ausgang am µc)

Ja, indem du zwei Stränge mit je 3 LEDs und je einem Vorwiderstand (alle 
in Reihe) baust. Diese zwei Stränge schaltest du parallel. Das eine Ende 
verbindest du mit den 12V, das andere Ende mit dem Kollektor des 
Transistors. Den Emitter schaltest du nach GND, die Basis steuerst du 
mit dem AVR. Schon hast du 6 LEDs an einen Transistor geschalten.
Wichtig ist dabei:
1. Die Spannung muss ausreichen. Bei Reihenschaltung vervielfacht sich 
die Spannung. In deinem Fall sind 3x3,4V noch drin. Plus 0,2V 
Spannungsabfall am Transistor müssen am Vorwiderstand noch 1,6V 
übrigbleiben. Das ist schon etwas knapp, sollte aber noch gehen.
2. Den Strom müssen die Bauteile aushalten. Bei Parallelschaltung 
vervielfacht sich der Strom, bei Reihenschaltung nicht. Ein Strang 
braucht immer noch 70mA wie eine einzelne LED, da "die gleichen 70mA der 
Reihe nach durch den Vorwiderstand und die 3 LEDs fließen". Bei 2 
Strängen muss der Transistor also schon 140mA aushalten. Außerdem muss 
das Netzteil den Strom bereitstellen. Für deine insgesamt 5 Stränge 
brauchst du 350mA, das ist locker drin. Bei 30 LEDs wird es schon knapp 
(700mA), die restliche Schaltung braucht ja auch noch ein paar mA. 
Schaltest du dagegen nur immer 2 LEDs in Reihe ist das Netzteil mit 30 
LEDs schon überlastet. Dein mikrocontroller muss auch den nötigen 
Basisstrom für den Transistor aushalten.

Insgesamt würde ich dir raten, stärkere LEDs in Betracht zu ziehen, 70mA 
ist wirklich nicht viel. Dann wären auch MOSFETs angebracht, wenn Ströme 
<0,5A geschalten werden sollen.

Autor: Phibedy (Gast)
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Ich würde nicht unbedingt zu den "normalen" ultrahellen LEDs greifen, 
das Licht ist nicht angenehm. Zudem würde ich dir raten, die schaltung 
mit "billigen" LEDs einmal aufzubauen, da  gute LEDs teuer sind. 
Ansonsten kann ich dir nur raten, augen zu und durch, wass soll schon 
passiern ;-)

Ich würde wie schon gesagt, die LEDs bündeln und lieber einen Transistor 
mehr verbauen. Entschuldigt bitte wenn es schon genannt wurde, aber um 
welchen mikrocontr. handelt es sich denn?

lg Philipp

Autor: Zaus (Gast)
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Das hört sich alles ganz gut an ich denke das werd ich schon 
hinbekommen.
Ich denke auch dass ich das erstmal mit einigen Reihen billig LEDs 
testen werde.
Der µC ist noch nicht bestellt aber wird wohl ein ATMEGA 16
Gruß Zaus

Autor: Yaro (Gast)
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@MagIO: Beim "in Reihe schalten" muss man vor allem vorsichtig sein, 
wenn man keinen Vorwiderstand hat. Dann Kann z.B. der Spitzenstrom beim 
Anschalten die LEDs zum Durchbrennen bringen.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Yaro schrieb:
> @MagIO: Beim "in Reihe schalten" muss man vor allem vorsichtig sein,
> wenn man keinen Vorwiderstand hat. Dann Kann z.B. der Spitzenstrom beim
> Anschalten die LEDs zum Durchbrennen bringen.
Kannst Du bitte endlich aufhören hier völlig falsche Dinge zu 
verbreiten. Wie oft noch! Leds NIE OHNE VORWIDERSTAND AUSSER DU HAST 
EINE 
KONSTANTSTROMQUELLE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Les dir bitte hier die entsprechenden Artikel durch.

Autor: John (Gast)
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Terrarienbeleuchtung

Werden deine Tierchen von den LEDs direckt angestrahlt?

Bei High-Power LEDs gibt es doch immer den Hinweis, dass man nicht 
direckt in den Strahl blicken soll, weil die Gefahr von 
Netzhautverbrennungen besteht.

Ist das bei Tieren nicht so? Oder sind die nach wenigen Wochen/Monaten 
komplett blind, nur weil sie ab und zu in die LEDs geschaut haben?

Autor: Zaus (Gast)
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Das werd ich vorher natürlich prüfen. Eventuell kommt noch eine 
Milchglasscheibe dazwischen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@John (Gast)

>Ist das bei Tieren nicht so? Oder sind die nach wenigen Wochen/Monaten
>komplett blind, nur weil sie ab und zu in die LEDs geschaut haben?

Vielleicht sind es ja Maulwürfe oder Regenwürmer ? ;-)

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