Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High Power RGB(W/A) LED-Treiber-IC gesucht


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von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Hallo alle zusammen,

ich habe mir den folgenden Thread durchgelesen, aber das löst mein 
Problem leider nicht, da die dort verlinkten ICs leider entweder zu 
wenig Strom oder Spannung oder beides abkönnen: 
Beitrag "High Power RGB LED Treiber gesucht" Außerdem bieten die 
Datenblätter keine externe Beschaltung an, um mit externen FETs die 
Spannungs- und Stromtragfähigkeit zu erhöhen.

Konkret geht es darum, dass ich 3-4 RGBW- oder RGBA-LEDs mit bis zu 
1500mA an einer Spannungsversorgung von 48VDC betreiben möchte. Diese 
LEDs sollen dann mit einer Frequenz von mind. 100Hz mind. 8-bit-, besser 
noch 16-bit-PWM-gedimmt werden können. Dabei ist es für mich/uns 
unerheblich, ob der konkrete IC jetzt 4* PWM_in oder I²C oder SPI oder 
zur Not sogar RS232 als Datenschnittstelle hat.

Kennt irgendjemand einen entsprechenden Treiber-IC, der gerne auch mit 
externen FETs beschaltet werden darf, solange es dann in Kombination für 
die oben genannten Parameter hinkommt?

Würde mich über einen Tipp bezüglich eines entsprechenden ICs und 
Datenblattes freuen.

Viele Grüße
Florian W.

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Florian W. schrieb:
> Diese LEDs sollen dann mit einer Frequenz von mind. 100Hz mind. 8-bit-,
> besser noch 16-bit-PWM-gedimmt werden können.
Wenn du einen wirklich guten Treiber hast, dann dimmt der nicht durch 
"Flackern"  sondern er sorgt dafür, dass einstellbarer Gleichstrom durch 
die LED fließt. Du solltest also nach einer einstellbaren/dimmbaren 
Konstantstromquelle für die LED suchen... ?

von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Guten Morgen Lothar,

wenn man einen guten LED-Treiuber hat, macht der das eben genau nicht 
so, wie du es beschreibst, sondern eben durch hochfrequentes Zerhacken. 
Hat den Hintergrund, dass der Farbort des jeweiligen LED-Dies leider vom 
ihn durchfließenden Strom abhängt. Rot ist also nicht immer gleich rot, 
grün nicht immer gleich grün ect.
Wie ich oben schrieb, möchte ich eine Reihe von RGBA- oder RGBW-LEDs an 
dem Treiber betreiben, was einen deutlichen Hinweis daruf liefert, dass 
ich damit additive Farmbischung betreiben möchte (hätte ich vielleicht 
explizit dazuschreiben können/sollen). Die kann ich aber nur dann 
machen, wenn ich die Farborte der jeweiligen Dies genau bestimmt habe. 
Und genau deswegen legt man den fließenden Strom innerhalb eines Pulses 
fest, und bestimmt die Helligkeit für das menschliche Auge durch die 
Pulsbreite in Bezug auf die Pausenbreite, auch PWM genannt. Auf diese 
Art und Weise driftet der Farbort nämlich nur noch mit der 
Sperrschichttemperatur, was aber eine um mindestens eine Größenordnung 
geringere Veränderung bedeutet.
Und bei 100Hz Pulswiederholungsfrequenz sieht das menschliche Auge 
sowieso kein Flackern mehr. Nicht umsonst sind heutztage die guten 
Fernseher mit 100Hz-Technik ausgestattet. Wenn mehr nötig wäre, wäre es 
technisch ja überhaupt kein Aufwand, diese Grenze auf 150Hz oder zur Not 
auch auf 200Hz zu verschieben. Schnell genügende Prozessoren, die eine 
hoch genügende PWM erzeugen können, sind heutzutage ja nur eine 
Kostenfrage. Computer-Monitore kommen z.B. sogar mit 60Hz 
Bildwiederholfrequenz aus, wobei ich zugeben muss, dass manche Menschen 
dort noch ein Flackern erkennen können, aber längst nicht mehr jeder 
Mensch.

Die Suche nach einem entsprechenden Treiber-IC ist also noch nicht 
beendet. Ich würde vermuten, dass solche ICs in modernen 
Mehrfarb-Bühnenscheinwerfern zum Einsatz kommen, nur leider habe ich in 
diese Richtung so gar keine Kontakte, um dort mal nachzufragen, was in 
dem Bereich eingesetzt wird.

Ich danke schon jetzt für weitere Hinweise.
Viele Grüße
Florian W.

von Chris K. (Gast)


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Mit etwas abgespeckten Anforderungen max 1A und 25V könntest du einen 
CAT4101 von On-Semi verwenden.

von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Hallo Chris,

danke für den Hinweis. Für 1,5A und bis zu 30V, bzw 60V bei 750mA habe 
ich selber schon welche von Linear gefunden, aber die Spannung gibt mir 
nunmal leider unser Kunde vor und der Strom wird durch LED gepaart mit 
der gewünschten Helligkeit bestimmt, zumal auf der Platine auch alle 
anderen LED-Treiber mit 48V versorgt werden. Mein konkretes Problem ist 
also nur eine winzige Baustelle eines größeren Projektes.
Natürlich könnte ich jetzt einen DC/DC-Wandler einsetzen und auf 24V 
runtergehen, allerdings möchte ich nicht riskieren, dass dieser Regler 
ins Schwingen gerät, weil er mit der PWM am Ausgang nicht zurecht kommt.

Daher suche ich eben nach einem IC, welcher "nur" die Strommessung 
übernimmt, das Schalten aber externen FETs überlässt und somit nahezu 
mit jeder Eingangsspannung für die LEDs betrieben werden kann. Dass der 
IC selbst natürlich mit einer eigenen Spannungsversorgung von 5V oder 
dergleichen ausgestattet werden muss, ist mir dabei schon klar.

Viele Grüße
Florian W.

von Chris K. (Gast)


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LT3517 ist dann auch nur fast was du brauchst.
1.5A bei 45V

von Chris K. (Gast)


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Ah ILD6150 von Infineon könnte passen. 60V Buck LED Treiber mit 1.5A und 
PWM Input

von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Ja, leider. Ich vermute, dass ich einen IC benötige, der das Schalten 
externen FETs überlässt und sich auf die Kompetenz des Regelns 
beschränkt, habe bisher aber noch keinen IC gefunden, der soetwas auch 
nur als Add-on in einer App-Note oder dergleichen anbeitet.

von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Der ILD6150 sieht schon mal ganz gut aus. Davon könnte ich zur Not ja 
vier Stück parallel betreiben. Das ganze jetzt noch als Mehr-Kanal-IC, 
aber danach suche ich bei Infineon später selber mal.

Viele Grüße
Florian W.

von Michael K. (Gast)


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Bei 48V ist die Auswahl geringer aber da gibts einiges.
Ich finde sowas über die Parametrische Suche bei z.B. Mouser / Digikey.
Z.B. der MP2489 kann 60V/1A und ist PWM dimmbar.

Achte auf eine gute thermische Kopplung weil die sonst zu weit 
auseinanderdriften.
Wenn der Farbort konstant bleiben soll kommst Du um eine 
Temperaturmessung und Farbortregelung nicht herum.
Gerade Rot sackt dramatisch ab bei steigenden Temperaturen.

Farborttreue ist aber nur bei direkt nebeneinander liegenden Modulen 
extrem wichtig. Da sieht das Auge jeden Mist.
Ist das weiter auseinander merkt man kleine Unterschiede kaum.

Superduper Prozessoren brauchst Du dafür auch nicht.
Das habe ich schon mit einem silabs 8051 und 10bit 4Kanal Software PDM 
mit 100Hz gemacht.
PDM weil PWM die Stromquelle mit extremen 100% / 0% Lastsprüngen 
beaufschlagt während PDM das aufspreizt.

Willst Du CCD Sensoren 'beleuchten' oder drehende Teile kommst Du um 
Lothars Lösung der quasi linearen Stromregelung nicht herum weil z.B. 
der CCD Sensor sonst 'modern art' aufimmt.
Stroboskop Effekt.

Frage:
Warum hat Optonaval damals eigentlich nicht mich genommen? ;-)

Chris K. schrieb:
> ILD6150 von Infineon könnte passen.
Hab ich mal verwendet.
Neigt dazu einfach mal Puff zu machen weil ihm irgendwas nicht gepasst 
hat.
Steht sogar was im DS dazu.

von Lars R. (lrs)


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Florian W. schrieb:
> Und bei 100Hz Pulswiederholungsfrequenz sieht das menschliche Auge
> sowieso kein Flackern mehr.

Doch. Kann es.
Eine solche Aussage von einer deutschen Firma für innovative Leuchten. 
Schlimm. Kein Wunder, dass die Beleuchtung überall immer schlimmer wird.

von Michael K. (Gast)


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Lars R. schrieb:
> Florian W. schrieb:
>> Und bei 100Hz Pulswiederholungsfrequenz sieht das menschliche Auge
>> sowieso kein Flackern mehr.
>
> Doch. Kann es.
> Eine solche Aussage von einer deutschen Firma für innovative Leuchten.
> Schlimm. Kein Wunder, dass die Beleuchtung überall immer schlimmer wird.

Isoliert betrachte hat er rein von der Wahrnehmung recht.
Unbewusst nehmen wir das wahr, der hell dunkel Wechsel verbraucht jede 
Menge Vitamin A im Auge was zu verschiedenen Effekten führt.
Kann einem als Entwickler Wurst sein wenn das nicht Teil der Spec ist.
Hört sich böse an ist aber so das ja niemand in Schönheit sterben will 
nur weil er über die Spec hinaus denkt.

Schwerer wiegt das Kameraaufnahmen oder rotierende Teile nicht mehr klar 
gehen wenn es nicht noch kräftige 'gute' Beleuchtung gibt.
Schön sind auch Schwebungen zwischen mehreren Beleuchtungen mit fast 
identischer Frequenz.
Sind doch alle so scharf auf die jungen 'high Potentials' frisch von der 
UNI die noch so formbar sind und so überzeugt von ihrem theoretischen 
Wissen.
Ist nicht deren Schuld wenn die erst noch ein paar Bauchklatscher 
brauchen um auch Erfahrung zu sammeln.

von Lars R. (lrs)


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Michael K. schrieb:
> Lars R. schrieb:
> Isoliert betrachte hat er rein von der Wahrnehmung recht.

IMHO hat er auch das nicht (Was bedeutet Wahrnehmung? Was bedeutet 
Wahrnehmung bei Beleuchtung?)

> Schwerer wiegt das Kameraaufnahmen oder rotierende Teile nicht mehr klar
> gehen wenn es nicht noch kräftige 'gute' Beleuchtung gibt.

Je nach Gegenstand und Situation genügt bereits eine ganz normale 
Bewegung.

> Sind doch alle so scharf auf die jungen 'high Potentials' frisch von der
> UNI die noch so formbar sind und so überzeugt von ihrem theoretischen
> Wissen.

Schlimm ist, soweit ich es aus dem Eingangsposting heraus lese, dass 
sogar absichtlich eine möglichst niedrige Frequenz und steile Flanken 
gewählt werden, damit wenig Zeit in den Flanken verbracht wird und viel 
Zeit bei "full-on" und "full-off", weil er den Farbwert nur bei 
"full-on" definieren möchte.

Michael K. schrieb:
> Frage:
> Warum hat Optonaval damals eigentlich nicht mich genommen? ;-)

Weil Du Dein Wissen auch kostenlos zur Verfügung stellst ;-)

: Bearbeitet durch User
von Michael K. (Gast)


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Das ist auch garkein schlechter Ansatz wenig Zeit in den Flanken zu 
verbringen und bei I=const zu betreiben.
Die Masse der überall herumhängenden LED Beleuchtung ist viel grottiger 
aufgebaut ohne das gleich alle in Ohnmacht fallen.

Klar kann ich meinen Focus auf ein ungepulstes Licht legen das die Spec 
nicht fordert um dann eine Farbortstabilität zu versemmeln die die Spec 
fordert.
Hängt davon ab was man erreichen will und wie der Einsatzfall aussieht.

Mit genug Erfahrung kann man die unterschiedlichen Ansätze diskutieren 
und einen Kompromiss finden mit dem alle leben können.
Dramatisch wird das erst wenn man gerade ein komplettes Objekt 
ausgerüstet hat und dann feststellt das man einen grundlegenden 
Denkfehler gemacht hat und man nun einen großen Container, ein paar 
Monate und sehr viel Geld braucht.

Das wird ohnehin ein Bauchklatscher weil hier nach dem letzten halben 
Prozent in der Farbortstabilität gesucht wird und wenn man dann mal 100 
LEDs aus der feinsten Selektion vergleicht, dramatische Unterschiede zu 
sehen sind.
Bekommt man das in den Griff, stellt man fest das man diese Selektion 
nie wieder kaufen kann und ohnehin mit ständig anderen Selektionen leben 
muss obwohl einem der Sales Manager was ganz anderes versprochen hat.

Ersetzt man eine 1 jahr alte Leuchte durch eine neue stellt man fest wie 
sehr die unterschiedlichen Farben unterschiedlich altern und das das wie 
eine Zirkusbeleuchtung aussieht.
Dann fängt man mit Farbortkalibrierungen an, Temperaturkompensation, 
Alterungskompensation, Farbortmessungen mit Lichtauskopplung und 
Sensorkalibrierung, um irgendwann festzustellen das man einfach seine 
überhöhten Vorstellungen zuhause lassen kann wenn das bezahlbar beben 
soll.

Dann kommt man in eine Kundeninstallation und sieht das die voll auf 
Kanten leuchten die das Licht spektral aufspreizen, Oberflächen 
beleuchten die das gleiche tun (bestimmte Lacke) und das alles überhaupt 
nicht merken obwohl die bei der Abnahme jeden Fliegenfurz bemängelt 
haben.
Direkt daneben hängt feinste Baumarktqualität und Leuchtstoffampen die 
je nach Alterung braun oder blau werden.

Es geht nicht um die absolut perfekte Qualität, sondern darum den Kunden 
vernünftig über das aufzuklären was er nach Spec bekommt und was nicht, 
das innerhalb des Budgets umzusetzen und ein robustes Produkt zu bauen 
das er die nächsten 5-10 Jahre vergessen kann.

von Florian W. (Firma: Optonaval GmbH) (optonavalfw)


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Hallo Michael,

warum du nicht genommen wurdest, kann ich dir nicht sagen. Ich kann dir 
nur sagen: Sei froh. Wir haben seit 01.08. einen neuen Geschäftsführer, 
der einen Umgangston am Leib hat, so dass ich noch vor Ende September 
gekündigt habe, ohne eine neue Stelle sicher zu haben. Und auch 
ansonsten hat sich der gute Mann so einiges geleistet... Aber ich 
schweife ab...

Und ich weiß ja nicht, woher ihr der Meinung seit, beurteilen zu können, 
welchen Einsatzzweck dieses Leuchtmittel haben soll. Nur weil man einmal 
auf die Homepage geschaut und dort etwas von Kamera gelesen hat, muss 
das nicht alles das selbe Einsatzszenario haben.

By the way: Die LEDs werden nur wenige mm nebeneinander platziert. Da 
ist Farborttreue schon nicht unerheblich, weil wir eben ansonsten den 
unterschied von einer LED zur anderen sehen würden.

@Lars: Wenn du das Eingangsposting richtig gelesen hättest, hättest du 
gelesen, dass darin die Rede von "mind. 100Hz" ist, nicht von genau, 
oder max. oder sonstigem. Wenn der Chip schnellere Schaltungen 
unterstützt, wird selbstverständlich schneller geschaltet, schon alleine 
aus EMI-Unterdrückungs-Gründen. Das ist alles eine Frage des Abwägens, 
zwischen Dimmstufen, Bildwiederholrate und PWM-erzeugendem µC. Deswegen 
auch "8-bit-, besser noch 16-bit-PWM". Um z.B. bei 3kHz 
Bildwiederholrate noch 65536 Zwischenstufen darstellen zu können, 
benötigt es schon einen sehr leistungsfähigen µC, um die PWM zu 
generieren.

Am Ende kann dabei herauskommen, dass wir 2kHz Bildwiederholfrequenz bei 
16-bit-PWM-Dimmung haben, sofern sich ein IC finden lässt, dass das 
ganze unterstützt.

Gruß
Florian W.

von Lars R. (lrs)


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Michael K. schrieb:
> Das ist auch garkein schlechter Ansatz wenig Zeit in den Flanken zu
> verbringen und bei I=const zu betreiben.

Je steiler die Flanke (dx/dt), desto deutlicher ist es wahrnehmbar. Bei 
einer einstellbaren Konstantstromquelle ist die Flanke im übertragenen 
Sinne "unendlich" lang.

> Die Masse der überall herumhängenden LED Beleuchtung ist viel grottiger
> aufgebaut ohne das gleich alle in Ohnmacht fallen.

Tolle Messlatte. Und: Abwarten. Irgendwann werden die Betreiber solcher 
Lichtanlagen zur Rechenschaft gezogen.

Florian W. schrieb:
> @Lars: Wenn du das Eingangsposting richtig gelesen hättest, hättest du
> gelesen, dass darin die Rede von "mind. 100Hz" ist, nicht von genau,
> oder max. oder sonstigem.

PWM 100Hz sind einfach nur Schrott. Erst recht bei den Maßstäben, die Du 
und die Webseite an den Tag legen. Und Stromverlauf an der LED glätten 
willst Du ja gerade nicht.

Grüße,
Lars

von Michael K. (Gast)


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Florian W. schrieb:
> einen Umgangston am Leib
Richtige Entscheidung.
Ist das erstmal soweit, glitscht der ganze Laden ab und anmaßendes und 
respekloses Verhalten wird zur Norm und die Arbeit zum Spießrutenlauf.

Florian W. schrieb:
> Und ich weiß ja nicht, woher ihr der Meinung seit, beurteilen zu können,
> welchen Einsatzzweck dieses Leuchtmittel haben soll.
Weiß ist nicht. Ich sag ja nur das mir dieser Effekt erst bewusst 
geworden ist als ich versucht habe mein Produkt zu fotografieren.
Zum Glück hat das bei dem Einsatzfall keine Rolle gespielt sonst wäre 
ich ganz schon im *rsch gewesen.

Florian W. schrieb:
> Am Ende kann dabei herauskommen, dass wir 2kHz Bildwiederholfrequenz bei
> 16-bit-PWM-Dimmung haben, sofern sich ein IC finden lässt, dass das
> ganze unterstützt.

Kann jeder Mikrocontroller.
Was soll ein fertiges IC können das Du nicht viel besser mit einer MCU 
abbilden kannst?

Florian W. schrieb:
> Um z.B. bei 3kHz
> Bildwiederholrate noch 65536 Zwischenstufen darstellen zu können,
> benötigt es schon einen sehr leistungsfähigen µC, um die PWM zu
> generieren.
Software PWM oder wie?
Wer macht den sowas?
PWM ist Hardwaresache und es gibt reichlich MCUs mit 4PWMs die sich in 
den Pausen zwischen der Werteaktualisierung die Nägel feilen und ihren 
Housekeeping Kram machen.
Ab 10bit siehst Du auch keine Farbsprünge mehr, 16bit ist völlig 
overdone.

Wie gesagt habe ich mit einem 25Mhz Silabs C8051F300 eine 4ch, 10b, 
100Hz software PDM gemacht und daneben alle 300ms RS485 Telegramme 
ausgewertet, und neue Werte berechnet (fading, temp abhängige 
Powerskalierung).
Musste was mit 3x3QFN Gehäuse sein wegen extremer Platznot auf einer 
Linear Leuchte und der Atmel mit 4PWMs war nicht lieferbar.

Nimmst Du eine MCU die für Schaltnetzteile oder Motorsteuerungen 
optimiert ist kannst Du die 4kanäle sogar direkt ansteuern ohne Umweg 
über die Buck Wandler.
Alles für ein paar Euro bei z.B. Microchip.
Oder ein PLD wenn Dir das lieber ist wobei ich an MCUs schätze das man 
die Möglichkeit hat Fehler im Design abzufangen und Features 
hinzuzufügen wo einem PLD schnell die Puste ausgeht.

Finger weg von diesem Spezialkram von einem Hersteller aus dem tiefsten 
Asien der gerade jetzt irgendwelche Spezialanforderungen erfüllt.
Ist schon morgen nicht mehr lieferbar und hat wahrscheinlich 
irgendwelche Macken die erst in der Serie auffallen und dann zum 
kompleten Redesign führen.

Teste Deine LED Anordnung mit einer milchweissen Abdeckung.
Der ganze schöne gleichmäßige Eindruck ist sofort hinüber, nur durch die 
Unterschiede innerhalb einer Selektion.
Das kann man wegdiskutieren wenn dem Kunden erst klar wird was das sonst 
kostet. Nur Unterschiede zwischen LED Modulen sind schwer zu 
argumentieren.

Chargenrein liefern und darauf hinweisen das sich Produktionschargen 
unterscheiden.
Du wirst nicht chargenrein mit LEDs beliefert werden und es ist 
vollkommen egal was dir da heute versprochen wird. Der 
Produktionsprozess gibt das einfach nicht her.

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