Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wieso haben Konstantstrom-LED-Treiber einen so hohen Iq?


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von Timmy (Gast)


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Hallo,

um 7-Segment Anzeigen anzutreiben, suche ich derzeit KSQs. Für 16 Kanäle 
gibt es anscheinend einen Standard. Viele Hersteller haben ICs mit dem 
gleichen Pin-Out im Angebot. Allen gemein ist R-EXT und ein davon 
abhängiger sehr hoher Stromverbrauch von 10-20mA, selbst wenn alle LEDs 
aus sind.

Wenn mir mal einer mit moderatem Stromverbrauch unterkommt, ist es keine 
KSQ mehr, sondern nur noch ein reiner EIN-AUS Schalter.

Jetzt frage ich mich: Warum ist das so? Kann man eine KSQ nicht mit 
geringem Iq bauen? Die werden ja wohl kaum alle blöd sein.... aber ~15mA 
ist schon ne Hausnummer. Bei Batteriebetrieb geht das mal gar nicht.

: Verschoben durch Moderator
von Wolfgang (Gast)


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Timmy schrieb:
> Jetzt frage ich mich: Warum ist das so? Kann man eine KSQ nicht mit
> geringem Iq bauen?

Früher (tm) ging das. Da hat man einfach jedem LED-Segment einen 
Widerstand spendiert. Und dann hat man für Batteriebetriebene Geräte LCD 
erfunden.

von meckerziege (Gast)


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Setz halt nen MOSFET davor. Dann kannst du die Kiste ganz ausmachen.

von Timmy (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Timmy schrieb:
>> Jetzt frage ich mich: Warum ist das so? Kann man eine KSQ nicht mit
>> geringem Iq bauen?
>
> Früher (tm) ging das. Da hat man einfach jedem LED-Segment einen
> Widerstand spendiert. Und dann hat man für Batteriebetriebene Geräte LCD
> erfunden.

Das hat aber nichts mehr mit Stromregelung zu tun. Eher Strombegrenzung. 
Eine KSQ sorgt dafür, dass die Segmente wesentlich gleichmässiger 
ausgeleuchtet werden.

von Harald W. (wilhelms)


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Timmy schrieb:

> Wieso haben Konstantstrom-LED-Treiber einen so hohen Iq?

Meinst Du, der IQ von Treibern ist höher als der von Menschen?

von Mark S. (voltwide)


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Harald W. schrieb:
> Timmy schrieb:
>
>> Wieso haben Konstantstrom-LED-Treiber einen so hohen Iq?
>
> Meinst Du, der IQ von Treibern ist höher als der von Menschen?

Na logisch, ansonsten bleiben die LEDs doch stockeduster!

von Peter D. (peda)


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Timmy schrieb:
> Allen gemein ist R-EXT und ein davon
> abhängiger sehr hoher Stromverbrauch von 10-20mA, selbst wenn alle LEDs
> aus sind.

Nenn doch einfach mal konkrete Chips, daß wir nicht alle rumraten 
müssen.

von Gerald B. (gerald_b)


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Beim IQ der Treiber ICs mußte ich auch erstmal schmunzeln :-)

Die hohe Ruhestromaufnahme der 7-Segmenttreiber mit Strombegrenzung hat 
historische Gründe. Als 7 LED 7-Segmentanzeigen Stand der Technik waren, 
waren TTL-Logik ICs ebenfalls Stand der Technik. Diese haben faktisch 
die selbe Stromaufnahme, egal ob die Dinger an ihrer Grenzfequenz 
gefahren werden, oder einfach darauf warten, das etwas passiert. Treiber 
mit Konstantstromausgängen waren sowieso Exoten. Teilweise wurden sich 
auch zu TTL von den Pegeln her kompatiblen Technologien gebaut, wie I2L 
(integrierte Injektionslogik, wie der CA3161E. Zu diesem gab es in der 
DDR auch Äquivalente mit Hex-Dekodierung.
Als die moderneren CMOS ICs kamen, gab es dann schon fließend den 
Umbruch zu LCD Anzeigen. Darum wurden in CMOS Technologie keine 7 
Segmentdecoder mit Konstantstromquellen  mehr entwickelt.
Konstantstromquellen machten eigentlich nur bei Konstellationen Sinn, wo 
die Flusspannung der LED Segmente nahe der Versorgungsspannung lag und 
somit zu sichtbaren Helligkeitsunterschieden kommen kann. Oder wo man 
den Linearen Spannungsregler entlastet hat und die LED Anzeigen aus der 
unstabilisierten Vorspannung am Siebelko mit versorgt wurden.
Heutzutage gibt es leistungsfähige 5V Schaltnetzteile, die locker auch 
noch ein paar LED Anzeigen mit versorgen können. Bei größeren Anzeigen 
mit mehr als 2 LEDs in Reihe dann halt ein Schaltnetzteil mit 12 oder 
15V. Die Dinger sind inzwischen spottbillig und gut verfügbar. Da die 
Betriebsspannung stabilisiert ist, ist auch der Strom durch einen 
Widerstand hinreichend stabil.
Dazu kommt, das das früher Kohlewiderstände bis zu 20% Toleranz hatten. 
Heute sind 1% Metallschichtwiderstände Pfennigware. Schlechter als 5% 
gibt es meines Wissens garnicht mehr.
Auch die LEDs haben inwischen weniger Streuungen untereinander, weil man 
inzwischen die Fertigungsprozesse besser beherrscht.
Und solltest du trotzdem noch Wert auf Konstantstromquellen legen, dann 
gibt es sowas auch als Pfennigware als ICs als Zweipole.
Stellvertretend werfe ich mal die ALxxx von Diodes Inc. ins Feld:
https://www.tme.eu/de/katalog/led-treiber_112848/#id_category=112848&page=1&s_field=parameter_365&s_order=ASC&visible_params=2%2C367%2C1088%2C10%2C35%2C2613%2C32%2C383%2C365%2C624&used_params=2%3A45104%3B
Oder die BCRs von Infineon: 
https://www.tme.eu/de/katalog/led-treiber_112848/#id_category=112848&s_field=parameter_365&s_order=ASC&visible_params=2%2C2%2C10%2C32%2C35%2C120%2C365%2C367%2C383%2C804%2C2613%2C2900&used_params=2%3A390955%2C45106%3B

von Wolfgang (Gast)


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Timmy schrieb:
> Das hat aber nichts mehr mit Stromregelung zu tun. Eher Strombegrenzung.

Dann guck dir mal an, was da passiert. Je mehr sich der aktuelle 
Stromwert nach oben vom Sollwert entfernt, um so größer ist der 
Spannungabfall am Widerstand, was zu einer Senkung des Stromes führt. 
Bei negativer Abweichung sinkt der Spannungsabfall am Widerstand und der 
Strom steigt. Natürlich ist das eine Regelung.
Die Verstärkung ergibt sich aus der Kennliniensteigung am Arbeitspunkt.

von Timmy (Gast)


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DANKE Gerald. Das ist hier die erste fachlich orientierte Antwort.

Gerald B. schrieb:
> Als die moderneren CMOS ICs kamen, gab es dann schon fließend den
> Umbruch zu LCD Anzeigen. Darum wurden in CMOS Technologie keine 7
> Segmentdecoder mit Konstantstromquellen  mehr entwickelt.

Das heisst, es gibt wirklich gar keine?

> Konstantstromquellen machten eigentlich nur bei Konstellationen Sinn, wo
> die Flusspannung der LED Segmente nahe der Versorgungsspannung lag und
> somit zu sichtbaren Helligkeitsunterschieden kommen kann.

Ich habe eine LED Anzeige mit 6 Ziffern zu je 7 Segmenten plus 
Punkt-Segment. Die Segmente brauchen 12V, der Punkt 6 Volt. Mein 
Netzteil liefert angeblich 12V. Mehr dazu später.

> Heutzutage gibt es leistungsfähige 5V Schaltnetzteile, die locker auch
> noch ein paar LED Anzeigen mit versorgen können. Bei größeren Anzeigen
> mit mehr als 2 LEDs in Reihe dann halt ein Schaltnetzteil mit 12 oder
> 15V. Die Dinger sind inzwischen spottbillig und gut verfügbar. Da die
> Betriebsspannung stabilisiert ist, ist auch der Strom durch einen
> Widerstand hinreichend stabil.

Naja, bei meiner 12V/1A Wandwarze habe ich 15V im Leerlauf gemessen. 
Unter Last (800mA) waren es noch 12.5V. Also "stabilisiert" wäre das 
höchstens direkt am Wandler, nicht nach dem Verbindungskabel. Und bei 
meinem Display habe ich eine Streuung der U/I Kennlinie um bis zu 20% 
gemessen. Man kann es zwar kaum sehen, aber schön ist es nicht. Und wenn 
man es weiss, sieht man es auch.

> Auch die LEDs haben inwischen weniger Streuungen untereinander, weil man
> inzwischen die Fertigungsprozesse besser beherrscht.

Das hört sich jetzt dann aber eher nach spannungsgesteuerten LEDs an. 
Dabei schimpften die Leute doch immer lautstark, wenn man das so macht.

> Und solltest du trotzdem noch Wert auf Konstantstromquellen legen, dann
> gibt es sowas auch als Pfennigware als ICs als Zweipole.
> Stellvertretend werfe ich mal die ALxxx von Diodes Inc. ins Feld:

Pfennigware? Ja, wenn man nur ein Stück braucht. Bei meinen 48 Segmenten 
ist das dann aber schon keine Pfennigware mehr.

Hier ist der ein KSQ-IC, von dem ich rede:
http://www.st.com/en/power-management/led-array-drivers.html?querycriteria=productId=SC1573

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Timmy schrieb:
> um 7-Segment Anzeigen anzutreiben, suche ich derzeit KSQs. Für 16 Kanäle
> gibt es anscheinend einen Standard. Viele Hersteller haben ICs mit dem
> gleichen Pin-Out im Angebot.

Zeigen! Ich habe keine Ahnung, wovon du redest. Solltest du so etwas wie 
den antiken UAA2022 meinen?

> Jetzt frage ich mich: Warum ist das so? Kann man eine KSQ nicht mit
> geringem Iq bauen?

Speziell beim UAA2022 hat das gar nichts mit den Konstantstrom- 
Treibern zu tun. Das ist einfach die Ruhestromaufnahme des IC. Ist halt 
in einer Bipolartechnik (I²L) gefertigt und nicht in CMOS.

von Achim S. (Gast)


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Timmy schrieb:
> Hier ist der ein KSQ-IC, von dem ich rede:
> 
http://www.st.com/en/power-management/led-array-drivers.html?querycriteria=productId=SC1573

Diese Link führt nicht zu einem einzelnen LED-Driver, sondern zu einer 
ganzen Familie von LED-Drivern. Darunter sind auch welche, die im 
Ruhemodus mit einem Stromverbrauch von 200µA auskommen, wenn keine LED 
leuchten muss (und wenn du so viel Wert auf niedrigen Stromverbrauch 
legst).

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/af/f5/32/4d/f8/8d/47/bf/DM00078319.pdf/files/DM00078319.pdf/jcr:content/translations/en.DM00078319.pdf

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