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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Treiber für LEDs


Autor: LED_Junk (Gast)
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Hallo

Ich möchte gerne mit einem Mikrokontroller eine ganze Reihe an LEDs 
ansteuern.
Es soll eine Schreibtischlampe werden, die mit jeweils 12 RGB, warm und 
kalt weißen LEDs betrieben werden soll.
Gerne würde ich SMD LEDs mit 2812  Controller nehmen.
Dann, so meine Vorstellung, können alle LEDs über eine Datenleitung 
angesteuert werden.
Nur wie realisiere ich die Stromversorgung für 36LEDs mit jeweils 1/4 
Watt?

Dazu habe ich leider nichts gefunden.
Aber ich wüsste auch nicht, wonach ich suchen soll.
Normalerweise werden LEDs ja einzeln mit Vorwiderstand betrieben,
muss ich das in diesem Fall auch machen?

Danke für die Antworten und bitte entschuldigt, wenn die Frage zu blöd 
ist.

: Verschoben durch Moderator
Autor: Kurt B. (kurt-b)
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LED_Junk schrieb:

> Dazu habe ich leider nichts gefunden.
> Aber ich wüsste auch nicht, wonach ich suchen soll.
> Normalerweise werden LEDs ja einzeln mit Vorwiderstand betrieben,
> muss ich das in diesem Fall auch machen?
>
> Danke für die Antworten und bitte entschuldigt, wenn die Frage zu blöd
> ist.

Ist sie nicht!

LEDs weden mit "Strom" betrieben, dementsprechend ist die Ansteuerung zu 
organisieren.

Die Vorwiderstände dienen dazu die Arbeitsspannung der LED an die 
Versorgungsspannung, die auch direkt vom MC kommen kann, strommäßig 
anzupassen.

Hast du "kontrollierten" Strom fallen diese weg.

 Kurt

Autor: LED_Junk (Gast)
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Ah, jetzt verstehe ich, warum bei vielen LED Produkten eine 
Konstantstromquelle angegeben ist.

Verstehe ich es richtig, das diese dann, je nach Anzahl der LEDs, eine 
Spannung erzeugt, die dann die richtige Menge Strom durch die Leitungen 
drückt?

Danke für deine Antwort, jetzt wird mir einiges viel verständlicher!

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
ich würde zwar keine Schreibtischlampe mit solchem schnickschnack 
machen.
Steuerung der Farbtemp. zwischen warm und kalt mag ja noch eine gewissen 
Sinn haben, dafür braucht man keinen uC aber was willst du mit RGB?
Aber es ist ja deine Sache.
> LED_Junk schrieb:
> Normalerweise werden LEDs ja einzeln mit Vorwiderstand betrieben,
> muss ich das in diesem Fall auch machen?
LED sind stromgeteuerte BE. Also brauchst du eine Spannungsquelle und 
dazu Vorwiderstände oder du benutzt gleich elektronische Stromquellen.

Nun will man aber die Steuerung per uC in der Regel per PWM machen, dann 
verhalten sich die Stromquellen oft nicht kooperativ. Durch das ständige 
Schalten müssen die nämlich auch ständig erneut einschwingen, was nicht 
unbegrenzt schell geht und manche Stromquellen außer tritt brigt.
Außerdem brauchst du für jede Farbe eine Quelle (also mind. 5 Stück).

Alternativ kann man gesteuerte Stromquellen verwenden. Dann mußt du mit 
dem uC nur das Stellsignal für die Stromquellen erzeugen. Die sind aber 
aufwendiger und etwas teurer.

Nehmen wir die einfachere Variante mit einer Festspannungsquelle.
Es gibt da viele Lösungsmöglichkeiten. Um eine halbwegs gute Effizienz 
zu erreichen, sollte der Spannungsabfall über die Vorwiderstände eher 
klein sein (mind. aber ca. 1V). Problem ist aber die recht 
unterschiedliche Flußspannung der RGB-LED.
Rot braucht nur um 1,8...2V, Gelb eher um 2,1V und Grün je Variante ca. 
2,2...2,4V für LED mit ca. 570..580nm oder ca. 3V für 525...535nm.
Blaue LED und auch weiße LED liegen meist um 3...3,3V.
Bei so vielen LED macht eine Reihenschaltung von mehreren LED Sinn.
Dann muß man sich irgendwann auf eine Spannung festlegen.
Vernünftig wären 12V , noch besser 24V. dafür gibt es viele Netzteile.

Angenommen du hast 24V. Dann kannst du bis 7 weiße oder blaue LED in 
eine Reihe schalten. Der Spannungsabfall wird dann typ. ca. 22V sein.
Wenn dir das von der Leistung her nicht reicht, kann man auch je 2 
Reihen  parallel betreiben.
Für jede Reihe kann jetzt mit einem Vorwiderstand der max. Strom 
festgelegt werden.
Bei rot und gelb sollten eher ca. 9...10 LED in Reihe geschaltet werden.
Geht auch mit weniger, aber dann wird eben auch viel mehr Spannung auf 
dem Vorwiderstand verheizt.

Überlege dir also erstmal, welches Konzept dir am besten gefällt und was 
du dafür ausgeben willst.
Die Leistung von 8...10W ist mit einem Steckernetzteil problemlos zu 
machen.

Hier noch paar Anregungen für Schreibtischlampen und anderes mit LED.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/SCHREIBTISCHLAMPE/
Ich mache das aber in der Regel viel einfacher und rein analog.
Gruß Elektronika

Autor: holger (Gast)
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>Gerne würde ich SMD LEDs mit 2812  Controller nehmen.
>Nur wie realisiere ich die Stromversorgung für 36LEDs mit jeweils 1/4
>Watt?

Du kaufst dir ein 5V Netzteil mit 36 x 20mA = 0,72A.
Aufgerundet wird es ein 5V/1A Netzteil werden. Den Rest machen
die LEDs über die eingebauten Stromquellen alleine.

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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LED_Junk schrieb:
> Es soll eine Schreibtischlampe werden, die mit jeweils 12 RGB, warm und
> kalt weißen LEDs betrieben werden soll.
> Gerne würde ich SMD LEDs mit 2812  Controller nehmen.

Mache erst ein mal etwas einfacheres und danach kannst dann deine 
komplizierte Schreibtischlampe bauen.

1.)
Wichtig ist die Kühlung der LEDs, also besorge dir einen ordentlichen 
Kühlkörper.

Ich hatte damals einen einfachen Pentium-Kühlkörper genutzt um da 
einfach eine 10W kaltweiße LED aufzukleben/aufzuschrauben.

Es könnte aber auch ein L-Förmiges Aluminiumblech sein auf dem du die 
10W LEDs schraubst. (so habe ich das auch für die Badbeleuchtung 
gemacht)
Vier Schrauben an die LEDs und unter die LED etwas Wärmeleitpaste.

2.)
Diese 10W LEDs gibt es für 1 Euro pro Stück mit 45mil Chipgröße.

Du musst dann nur ein 12V Netzteil nehmen, auf deiner Platine packst du 
eine Hohlbuchse die zu dem Netzteil Stecker passt und dein Controller 
steuert dann über PWM einen MosFET an der die Helligkeit der LED regelt.

Ich würde es so machen dass bei 100% On-Zeit des MosFETs ein definierter 
Strom vom 12V Netzteil über einen Widerstand und dann über die LED 
fließt.
Mit der PWM kannst du dann von 100% bis auf 0% dimmen.


Das ist primitiv, aber wenn das erst mal läuft, dann probierst du es mit 
dem RGB-LEDs.

Autor: Kurt B. (kurt-b)
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LED_Junk schrieb:
> Ah, jetzt verstehe ich, warum bei vielen LED Produkten eine
> Konstantstromquelle angegeben ist.
>
> Verstehe ich es richtig, das diese dann, je nach Anzahl der LEDs, eine
> Spannung erzeugt, die dann die richtige Menge Strom durch die Leitungen
> drückt?

Perfekt.


 Kurt

Autor: Johannes S. (jojos)
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So schwer ist das mit den WS2812 LED nicht. Die gibt es als einzelne 
Pixel auf kleinen runden Platinen die als Kühlkörper dienen, müssen dann 
aber alle noch verbunden werden. Einfacher sind da die Streifen.
Der Strom ist aber bei RGB 3x20=60 mA pro WS2812 mit denen man rechnen 
soll.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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LED_Junk schrieb:

> Verstehe ich es richtig, das diese dann, je nach Anzahl der LEDs, eine
> Spannung erzeugt, die dann die richtige Menge Strom durch die Leitungen
> drückt?

Du verwechselst Ursache und Wirkung. Deine Stromquelle schickt einen
vorher festgelegten Strom durch die LEDs. An diesen fällt dann eine
gewisse Spannung ab, die man vorher nur grob angeben kann, da diese
sich u.a. durch Bauelementetoleranzen und Temperatur verändert.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Harald W. schrieb:
> Du verwechselst Ursache und Wirkung.

Da gibts nicht zu verwechseln, das eine gibts nich ohne das Andre.
Is nur ne Sache der Sichtweise/Überwachung.

Eine Spannungsquelle überwacht die Spannung und regelt nach.
Eine Stromquelle halt den Strom.
Da bei LEDs VF stark von der Temperatur abhängt, schickt man halt einen 
konstanten Strom durch und gut is. Mit NUR nem Widerstand ist das nur ne 
Annäherung und eignet sich nur für relativ konstante 
Spannungsversorgungen. Das auch nur wenn noch genügend Spannung für den 
VR zur Verfügung steht (VR sehr klein), sonnst schwankt der Strom wider 
extrem mit der Spannung.
Du bräuchtest als schon eine KSQ und wenns eine der simpelsten Art ist.

Autor: Manfred (Gast)
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holger schrieb:
> Du kaufst dir ein 5V Netzteil mit 36 x 20mA = 0,72A.
> Aufgerundet wird es ein 5V/1A Netzteil werden. Den Rest machen
> die LEDs über die eingebauten Stromquellen alleine.

Da hast offenbar als Einziger mal geschaut, was sich hinter WS2812 
verbirgt - ja, die machen ihre Stromregelung selbst und werden an 
Spannung betrieben.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Manfred schrieb:
> Da hast offenbar als Einziger mal geschaut

Wärst nich gar so schnell gewesen, hät ich meinen Scheiß löschen können.
Nach 1,5FW kann man schon mal die Threads verwechseln :/

Autor: Wolfgang (Gast)
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U. M. schrieb:
> Nun will man aber die Steuerung per uC in der Regel per PWM machen, dann
> verhalten sich die Stromquellen oft nicht kooperativ. Durch das ständige
> Schalten müssen die nämlich auch ständig erneut einschwingen, was nicht
> unbegrenzt schell geht und manche Stromquellen außer tritt brigt.

Und warum soll man das PWM-Signal vom µC nicht durch einen Tiefpass 
schicken, bevor man damit den Sollwert für die Schaltschwelle der 
(Schalt-)KSQ steuert?

Dann man da gar nichts einschwingen, sondern es wird einfach der 
Stromwert, um den die KSQ schwankt, entsprechend gesteuert.

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Manfred schrieb:
> a hast offenbar als Einziger mal geschaut, was sich hinter WS2812
> verbirgt - ja, die machen ihre Stromregelung selbst und werden an
> Spannung betrieben.

Ich kenne diese LEDs auch und da der Thread-Starter nicht mal das 
Datenblatt der LEDs durchliest die er nutzen will schätze ich ihn als 
Anfänger im Bereich Elektronik ein und als Anfänger sollte man auch erst 
mal Anfänger-Projekte durchführen die nicht schwer sind damit sich 
schnell ein Erfolg einstellt.

[Edit]
Ihm seine Frage zu beantworten ist zwar richtig und nett, aber meiner 
Meinung nach ist dieses Projekt verfrüht.
Erst kann er das Projekt machen welches schnell (in einer Woche) zum 
Erfolg führt und im Herbst kann er sich das größere Projekt vornehmen.

: Bearbeitet durch User
Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Wolfgang schrieb:
> Und warum soll man das PWM-Signal vom µC nicht durch einen Tiefpass
> schicken, bevor man damit den Sollwert für die Schaltschwelle der
> (Schalt-)KSQ steuert?
> Dann man da gar nichts einschwingen, sondern es wird einfach der
> Stromwert, um den die KSQ schwankt, entsprechend gesteuert.
lese doch bitte moch mal meinen Artikel und besonders den Satz, in dem 
ich "gesteuerte Stromquellen" als Alternative nenne.
Gruß Öletronika

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