Formel für n LED's in Serie

[Christian (Gast)]

Hallo Leute.

Für eine LED Ansteuerung mit RGB LED's soll ein Treiber mit 3 Kanal 
Ausgang
für RGB herhalten.

Wie kann man zuverlässig die Anzahl an RGB-LED's die man in Serie 
schalten
kann, bestimmen?

Kanal 1: Rot -> Wie viele?
Kanal 2: Grün -> Wie viele?
Kanal 3: Blau -> Wie viele?

Daten des Treibers(linear) und LED:

Vin: 5V;
Vref: 1,2V;
Dropout Voltage: 0,4V

Vorwärtsspannung der LED:
(bei If=20mA)
grün: 2,1V
blau: 3,2V
rot:  3.2V


Stimmt die Formel?
N = (Vin - V(dropout) - Vref ) / ( V(forwärtsspannung der LED) )

Wenn ja, kann ich mit obigen Daten nur eine LED bei Vin = 5V
pro Kanal ansteueren.Was mir aber sehr wenig erscheint.

Gruß

Christian

[LuXXuS 9. (aichn)]

Christian schrieb:
> Vref: 1,2V;

Wofür ist Vref?

[Christian (Gast)]

Am Treiber hängen 3 Widerstände über die der Konstantstrom
eingestellt werden kann. Z.b. Kanal 1 mit R = 5 kOhm
liefert 100mA am Kanal. Mit Vref beziehe ich mich auf die Spannung
über diesen Widerstand.Bin mir aber nicht sicher ob die Formel wirklich
so richtig ist.

[Krapao (Gast)]

> Wenn ja, kann ich mit obigen Daten nur eine LED bei Vin = 5V
> pro Kanal ansteueren. Was mir aber sehr wenig erscheint.

Wenn die LED in Serie geschaltet sind. Du kannst die LEDs aber auch 
oarallel schalten:

5V o---+-----###--->|-----+
       |                  |
       +-----###--->|-----+
       |                  |
       +-----###--->|-----+
       |                  |
      ...                ...
       |                  |
       +-----###--->|-----+---o GND

[Christian (Gast)]

Ich weiß, das die Ausgangsspannung des Treibers (5V), größer sein muß
als die Vorwärtsspannung aller LED's auf einem Kanal.
Bei einer Vorwärtsspannung von ~3V LED kann ich also nur eine LED in 
Serie
schalte. Oder?

Wo ist die maximale Grenze bei Parallelbeschaltung wie Krakao 
beschrieben hat?

[Krapao (Gast)]

Die Grenze ist erreicht, wenn die Summe der Teilströme über die 
Parallelstränge gleich dem Strom aus der Stromquelle ist.

Wenn die Quelle nicht mehr liefern kann, geht der Saft in den 
Parallelsträngen runter.

[Krapao (Gast)]

gleich dem *max.* Strom

[Christian (Gast)]

D.h. wenn die LED 20 mA verbraucht, kann ich bei einem Konstantstrom
der Quelle von 100mA also 100mA/20mA = 5 LED's parallel schalten?

Stimmt das?

[Phil J. (sunflower_seed)]

man merkt das die ferien vorbei sind

[Helmut L. (helmi1)]

Christian schrieb:
> D.h. wenn die LED 20 mA verbraucht, kann ich bei einem Konstantstrom
> der Quelle von 100mA also 100mA/20mA = 5 LED's parallel schalten?
>
> Stimmt das?

Aber nur wenn jede LED ihren eignen persoenlichen Vorwiderstand bekommt.

[Krapao (Gast)]

Wobei in diesem Fall die KSQ "Perlen vor die Säue" ist und es eine 
stabilisierte Spannungsquelle besser wäre.

Eine KSQ ist interessant, wenn man einen LED-Strang betreiben möchte und 
auf die Strombegrenzung mit den Vorwiderständen verzichten will.

Diese KSQ hält ja die 100mA konstant und "drückt" dabei mit entsprechend 
viel Spannung am Ausgang. Diese Spannung kennst du nicht, aber du 
brauchst sie, um die Vorwiderstände passend zu berechnen...

Datenblatt/Typbezeichnung/Hersteller der KSQ hast du nicht?

[Christian (Gast)]

Die KSQ ist ein RGB LED Treiber vom Typ CAT4109 (ON Semiconductor)
Link:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/CAT4109-D.PDF

[Krapao (Gast)]

Ah, das ist doch ein ganz netter IC.

Du kannst da schon mit einer LED Serienschaltung deiner LEDs arbeiten, 
Vin kann ja bei diesem IC bis 25V hoch gehen!

Wichtig ist, dass dieses IC als current sink arbeitet, d.h. deine 
Schaltung sieht grundsätzlich so aus (Figure 1 im Datenblatt)

Vin (5..25V) o----->|--->|--->|---...--->|--->|--->|---o Eingang LED1 IC


Dein Vin planst du jetzt so, dass du gleich oder höher liegst als die 
Summe der Durchflussspannungen in diesem Serienstrang.

Passend zum gewünschten Strom durch den Serienstrang musst du noch den 
Strombegrenzungswiderstand R1 am IC berechnen (oder in der Tabelle 6 
ablesen) und an RSET1 anschliessen, z.N. für 20mA 24.9 KOhm

[Christian (Gast)]

Das Problem ist, das ich mich schon auf die 5V Vin beziehen möchte,
da dies meine Versorgungsspannung am Bord ist und eigentlich von einer
zusätzliche Schaltung (um Vin zu erhöhen) absehen wollte.
Da ist der Ansatz die LED's parallel zu betreiben nicht so schlecht.

[Karl H. (kbuchegg)]

Christian schrieb:

> Da ist der Ansatz die LED's parallel zu betreiben nicht so schlecht.

Er ist sogar ziemlich schlecht.
Denn wie sich die 100mA auf die 5 LED aufteilen, kannst du ohne die 
Vorwiderstände nicht beeinflussen. Im schlechtesten Fall nimmt sich eine 
LED die kompletten 100mA und die anderen gar nichts. Wodurch natürlich 
die 1 LED überlastet ist, durchbrennt und damit bleiben 100mA die von 
der KSQ durch die anderen 4 LED gepresst werden (natürlich nicht 
gleichmässig, wieder wird sich 1 LED etwas mehr gönnen als die anderen).

Wenn du LED parallel betreiben willst, bringt dir eine KSQ nichts.

[Krapao (Gast)]

Wie bekommst du die 5V deines Boards?

Ist da vielleicht vorher eine höhere Versorgungsspannung, die dann durch 
einen Spannungsregler auf die 5V für die Logikschaltung runter geregelt 
wird?

Wenn ja kannst du die höhere Spannung vorm Spannungsregler abgreifen und 
als Vin nutzen.


DC-Netzteil
z.B.
GND o--------------------------+------------------o GND
                               |
12V o----------+------o Spannungsregler 5V o------o 5V Board
               |
               +-->|->|-...->|-o CAT4109 o--------o GND
                                    |
                                    +------###----o GND

[Jens G. (jensig)]

>Wenn du LED parallel betreiben willst, bringt dir eine KSQ nichts.

Deswegen die R's in jedem Parallelstrang

Aber bei Parallelschaltung bringt dann eine KSQ ja auch nix mehr, denn 
bei konstant 5V hat man über solch einen individuellen R auch immer 
einen weitgehend Konstantstrom. Wozu dann also noch KSQ.

[Christian (Gast)]

Mehr als Vin 5V habe ich nicht auf dem Bord.
Möchte ich auch nicht höher treiben wegen höhere Verlustleistung, 
zusätzliche Spulen für Spannungserhöhung... .

Daher bleibe ich lieber bei Vin = 5V und spendiere jeden Kanal einen
Vorwiderstand (trotz KSQ)und betreibe die LED's parallel, wie schon 
vorgeschlagen.
Ich hoffe es funktioniert.

Was den Baustein neben der KSQ Eigenschaft attraktiv macht, ist der
relativ einfache RGB Betrieb mit PWM bzw. Dimmbarkeit.

[Jens G. (jensig)]

> Möchte ich auch nicht höher treiben wegen höhere Verlustleistung,

Quatsch, wenn es um den Betrieb der LED's gänge  ...

[Purzel H. (hacky)]

>grün: 2,1V
>blau: 3,2V
>rot:  3.2V

ist leider Quatsch.

Erbitte nachmessen.  Und zwar beim geplanten Betriebsstrom. Und beachte, 
dass die modernen high Efficiency Typen allenfalls mehr Spannung nehmen 
wie eine normale.

[Harald Wilhelms (Gast)]

Christian schrieb:
> Mehr als Vin 5V habe ich nicht auf dem Bord.
> Möchte ich auch nicht höher treiben wegen höhere Verlustleistung,
> zusätzliche Spulen für Spannungserhöhung... .
>
> Daher bleibe ich lieber bei Vin = 5V und spendiere jeden Kanal einen
> Vorwiderstand (trotz KSQ)und betreibe die LED's parallel, wie schon
> vorgeschlagen.
> Ich hoffe es funktioniert.

Das kannst Du natürlich gerne tun, das ganze ist aber energie-
technisch eher schlecht, da Du die meiste Energie in den Vor-
widerständen verpulverst. Je nach dem, wie Du Deine 5C erzeugst,
entstehen dort weitere Verluste, die Du auch irgendwie, z.B. mit
einem Ventilator abführen musst.

>
> Was den Baustein neben der KSQ Eigenschaft attraktiv macht,

...die KSQ-Eigenschaften nutzt Du ja nicht...

> ist der relativ einfache RGB Betrieb mit PWM bzw. Dimmbarkeit.

Das tun viele Schaltungen. Benutze mal die Suchfunktion des Forums.
Gruss
Harald