LEDs direkt an µC betreiben

[Jan (Gast)]

Hallo,

ich will mit einem STM32F103 Leds ansteuern. Die LEDs sind L-7104ID und 
GD brauchen also ca. 10mA um richtig in Fahrt zu kommen.

Vorwiderstand hätte ich jetzt mit 1k2 (schon verbaut, waren mal an 12 
Volt) und parallel 150 Ohm berechnet. Würde sie gerne direkt an 3,3 Volt 
betreiben (sie haben einen gemeinsamme Masse). Mit 1,9Volt Flussspannung 
@ 10mA wären das dann 1,4V/133Ohm = 10,5mA.

Laut Datenblatt würde das gehen (Seite 37). Es sind 13 LEDs, der 
restliche Strombedarf ist < 10 mA.

Ist das zu empfehlen, oder schon zu nah an den Grenzen? Wird der 
Prozessor dann warm?

Danke, Jan

Datenblatt LED:
https://www.mouser.de/datasheet/2/216/L-7104ID(Ver.20A)-795399.pdf

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Jan schrieb:
> Es sind 13 LEDs

Es besteht zwar die Wahrscheinlichkeit, daß der Controller das überlebt, 
sind ja nur 130 mA, aber eigentlich sind I/O-Pins eines Controllers 
nicht dafür gedacht, als Leistungstreiber missbraucht zu werden. Ich 
würde hier simple Treiberbausteine verwenden, dann können bei 
Flakscheinwerferbedarf die LEDs auch mit noch mehr Dampf betrieben 
werden, ohne daß Du Dir Gedanken machen musst.

Was für miese LEDs sind das, daß man da 10 mA durchjagen muss? Dienen 
die irgendwelchen Beleuchtungszwecken? Wenn man mit LEDs z.B. 
irgendwelche Schaltzustände an einer Frontplatte signalisieren will, 
haben dafür schon vor Jahrzehnten Strome < 1 mA ausgereicht (außer 
vielleicht in der prallen Mittagssonne).

[Jan (Gast)]

Wahrscheinlich reicht auch schon weniger (Im Datenblatt stehen 10mA und 
die waren mit 1k2 an 12 Volt betrieben). Sind knapp 20 Jahre alte 
Kingbright also eigentlich was gutes. Eigentlich sollte es doch auch 
gehen die so umzulöten, dass die Hälfte eine gemeinsamme Masse hat und 
die andere eine gemeinsamme Versorgungsspannung. Damit müsste sogar das 
doppelte gehen, also weit über 20 LEDs?

Ich probiere mal schnell aus ab wann die ordentlich leuchten...

[Stefan F. (Gast)]

Ich habe zwei Uhren mit LED-Matrix gebaut 
(http://stefanfrings.de/binaeruhr/index.html), wo ich die LEDs auch 
direkt mit dem Mikrocontroller ansteuere. Die Uhren laufen beide seit 
über einem Jahr ohne Probleme.

Ich bin Zuversichtlich, dass deine 13 mal 10mA funktionieren werden.

> Wird der Prozessor dann warm?

Ja, aber nicht so warm dass es problematisch würde. Es sei denn du 
packst ihn in Watte ein oder betreibst ihn in heißer Umgebung.

Der oben gezeigte Ausschnitt aus dem Datenblatt zeigt die "absolute 
maximum ratings". Das sind die Werte, die unter sonst günstigen 
Bedingungen (z.B. perfekte Kühlung) so gerade eben nichts kaputt machen. 
Aber es sagt nicht aus, das der µC unter diesen Bedingungen noch 
funktioniert. Insofern sind die Zahlen mit Vorsicht zu genießen.

Dazu kommt, dass die Ausgangsspannung der I/O Pins mit steigendem Strom 
abnimmt.

An einer anderen Stelle gibt der Hersteller im text an: "The GPIOs 
(general-purpose inputs/outputs) can sink or source up to ±8 mA, and 
sink or source up to ±20 mA (with a relaxed V OL /V OH ) except PC13, 
PC14 and PC15 which can sink or source up to +/-3mA"

Dann hast du aber (laut Tabelle darunter) schon 1,3V Verluste im 
Mikrocontroller.

[Teo D. (teoderix)]

Rufus Τ. F. schrieb:
> aber eigentlich sind I/O-Pins eines Controllers
> nicht dafür gedacht, als Leistungstreiber missbraucht zu werden.

Na zumindest in den Dablas der PICs wird damit geworben, das ihre Pins 
das können, um direkt so Kleinkram ansteuern zu können... ?

Bei 130mA sollte das aber auch VCC/VSS & Port in Summe abkönnen, bzw. 
ALLE Limits beachten!

[Stefan F. (Gast)]

Rufus Τ. F. schrieb:
> Was für miese LEDs sind das, daß man da 10 mA durchjagen muss? Dienen
> die irgendwelchen Beleuchtungszwecken? Wenn man mit LEDs z.B.
> irgendwelche Schaltzustände an einer Frontplatte signalisieren will,
> haben dafür schon vor Jahrzehnten Strome < 1 mA ausgereicht (außer
> vielleicht in der prallen Mittagssonne).

Mit den Jahrzehnten übertreibst du aber.

Conrad verkauft sogar immer noch "Glimm-LEDs" als Standard-Typen, wenn 
man nicht ausdrücklich nach anderen fragt.

[Stefan F. (Gast)]

Jan schrieb:
> Eigentlich sollte es doch auch
> gehen die so umzulöten, dass die Hälfte eine gemeinsamme Masse hat und
> die andere eine gemeinsamme Versorgungsspannung. Damit müsste sogar das
> doppelte gehen, also weit über 20 LEDs?

Dadurch halbierst du zwar die Belastung der GND/VDD Pins, aber die 
Verlustwärme im IC bleibt die gleiche.

[Jan (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Dadurch halbierst du zwar die Belastung der GND/VDD Pins, aber die
> Verlustwärme im IC bleibt die gleiche.

Japp, aber dann bin ich im Datenblattrage auf jedenfall drin...

D.h. der chip würde 1,4V  10mA  13 = 182mW Verluste machen.... finde 
ich nicht also sooo viel ...
Ich mache mal 13 Transistoren + Basiswiderstand dran.


Danke.

[Wolfgang (Gast)]

Jan schrieb:
> Sind knapp 20 Jahre alte Kingbright also eigentlich was gutes.

Bei Distributoren laufen die L-7104ID mittlerweile unter "Obsolete".
Das Bessere ist des Guten Feind ;-)

[Stefan F. (Gast)]

Jan schrieb:
> D.h. der chip würde 1,4V  10mA  13 = 182mW Verluste machen.... finde
> ich nicht also sooo viel ...

Sage ich ja.

> Ich mache mal 13 Transistoren + Basiswiderstand dran.

Huch! Warum jetzt doch Transistoren?

[Jan (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> An einer anderen Stelle gibt der Hersteller im text an: "The GPIOs
> (general-purpose inputs/outputs) can sink or source up to ±8 mA, and
> sink or source up to ±20 mA (with a relaxed V OL /V OH ) except PC13,
> PC14 and PC15 which can sink or source up to +/-3mA"

Deswegen.

Aber ich sehe gerade, die Leds haben ja einen common Masse -> d.h. ich 
bräuchte PNP und da habe ich keine 13 Stück mehr.

Also neuer Plan... ich reduziere den Strom auf 5 mA und hau sie dran. 
Dann habe ich mit Sicherheit alles eingehalten was es so gibt.

Noch mal vielen Dank.

PS. Was heißt denn relaxed V OL /V OH

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Stefanus F. schrieb:
> Mit den Jahrzehnten übertreibst du aber.

Hmm. Ich hatte schon in den 80erm 3mm-LEDs aus irgendwelchen schadhaften 
Siemens-Geräten (keine Ahnung, was das war, irgendwelche I/O-Karten 
großer SPS?) ausgebaut (hatten schön lange Anschlussdrähte) und 
recycelt, die das hinbekommen haben.

[Teo D. (teoderix)]

Jan schrieb:
> PS. Was heißt denn relaxed V OL /V OH

Lahmarschig? Bei >5-10mA ist quasi keine Flankensteilheit mehr 
vorhanden?

[Stefan F. (Gast)]

Jan schrieb:
> Also neuer Plan... ich reduziere den Strom auf 5 mA und hau sie dran.
> Dann habe ich mit Sicherheit alles eingehalten was es so gibt.

Das wäre auch bei 10mA noch alles im grünen Bereich.

> PS. Was heißt denn relaxed V OL /V OH

Das bezieht sich auf die Definition gültiger Logikpegel. Wenn sie Dir 
nicht wichtig sind, kannst du die Ausgänge eben mit mehr als 8mA 
belasten, darfst dann baer nicht mehr erwarten dass High hoch genug und 
Low niedrig genug sind, dass normale CMOS IC's noch damit klar kommen. 
Was in deinem Fall ja auch passt, denn deine Last sind LEDs, nicht 
Logik-IC's.

[Jan K. (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Das bezieht sich auf die Definition gültiger Logikpegel. Wenn sie Dir
> nicht wichtig sind, kannst du die Ausgänge eben mit mehr als 8mA
> belasten, darfst dann baer nicht mehr erwarten dass High hoch genug und
> Low niedrig genug sind, dass normale CMOS IC's noch damit klar kommen.
> Was in deinem Fall ja auch passt, denn deine Last sind LEDs, nicht
> Logik-IC's.

Ah okay. Super Danke! Habe es verstanden.

[Jens G. (jensig)]

@ Jan (Gast)
>Wahrscheinlich reicht auch schon weniger (Im Datenblatt stehen 10mA und
>die waren mit 1k2 an 12 Volt betrieben). Sind knapp 20 Jahre alte
>Kingbright also eigentlich was gutes. Eigentlich sollte es doch auch

Es geht um die technischen Daten, nicht darum, ob die Kingbright heisen, 
denn das interessiert nicht den Strom. Und die technischen Daten sind 
für heutige Verhältnisse alles andere als gut.