Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik WS2812b Konstantstromquelle oder Vorwiderstand?


von Sven (Gast)


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Hallo,

im Datenblatt finde ich leider kein Prinzipschaltbild vom Innenleben des 
LED Controllers.
Ich frage mich, ob hier tatsächlich Konstantstromquellen verbaut sind, 
oder die Strombegrenzung über Vorwiderstände realisiert ist?

Wenn ich einen längeren LED Streifen absichtlich nur von einer Seite 
versorge habe ich das Gefühl dass die LEDs über die Streifenlänge linear 
dunkler werden.
Eine Konstantstromquelle würde den Spannungsabfall im Streifen ja über 
einen gewissen Bereich abfangen, oder irre ich?

Müsste es aufgrund der unterschiedlichen Flussspannungen von R/G/B nicht 
auch eine Farbverschiebung geben, weil blau als erstes schwächer wird? 
Konnte ich nicht feststellen, es sieht so aus als würden die LEDs 
einfach dunkler werden.

Gruß Sven

von Erwin R. (er-tronik)


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Die Helligkeit einer WS2812 ist stark abhängig von der Spannung. Ich 
denke mal, dass hier aufgrund der PWM-Steuerung keine 
Konstantstromquellen verbaut sind. Besonders bei Stripes ist das zu 
sehen, wenn sie nur von einer Seite mit Strom versorgt werden. Und hier 
merkt man auch ganz deutlich, dass der Farbton von weiß nach gelblich 
wechselt, was darauf hin deutet, dass Blau als erstes schwächer wird.

von Max H. (hartl192)


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In dem WS2812 ist der WS2811 Chip verbaut, schau dir mal das Datenblatt 
zu diesem an.

von Sven (Gast)


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WS2811 Datenblatt kann ich erst daheim checken...

Erst dachte ich es würde vielleicht was bringen die Spannung am Stripe 
Eingang bis auf den zulässigen Höchstwert aufzudrehen statt die nominal 
5v einzuspeisen. Dann hätten die KSQ mehr Luft gehabt.

Wenn keine KSQ verbaut sind bringt das aber nichts... die relativen 
Helligkeitsunterschiede bleiben.

von Joachim B. (jar)


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Sven schrieb:
> Wenn ich einen längeren LED Streifen absichtlich nur von einer Seite
> versorge habe ich das Gefühl dass die LEDs über die Streifenlänge linear
> dunkler werden.

kann sein, das Band ist ja nicht extrem niederohmig.

Wieviel ist bei dir lang ?

Ich habe meine Wordclock erst mal mit 117 LED in 10/11 Streifen gelötet 
aber an jedem Streifen eine Einspeisung mit 0,14mm² Schaltdraht von + 
von links und - von rechts aus 1,5mm² mit möglichst gleichen Abständen 
und kann das nicht bestätigen.

Ich würde ja an verschiedenen Stellen weitere 5V + & - einspeisen

von Sven (Gast)


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Meine Frage entstand mehr aus theoretischem Interesse als aus 
praktischer Notwendigkeit.

Ich habe hier einen 4m Strip mit 240 LEDs. Geplant hatte ich Einspeisung 
an beiden Enden und einmal in der Mitte. Mittlerweile, nach längerer 
Experimentierphase, denke ich dass ich auf die Mitteleinspeisung 
verzichten werde, vermutlich wird es sogar reichen nur an einer Seite 
einzuspeisen.

Allerdings muss ich dazusagen dass ich mir die Strips nicht gekauft habe 
um damit volle Leistung Weiß zu beleuchten. Es geht um Effekte, bei 
denen immer nur eine Teilmenge der LEDs aktiv ist.

Bei einer Word Clock leuchten vermutlich ja auch niemals alle LEDs volle 
Helligkeit weiß.

Ich werde meine Stromversorgung (Netzteil & Zuleitung) nicht für den 
theoretischen Worst Case auslegen, sondern auf die bei mir praktisch 
vorkommenden Ströme.

von Icke ®. (49636b65)


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Sven schrieb:
> Ich habe hier einen 4m Strip mit 240 LEDs.

Dann rechne nach: Jede einzelne Farbe jeder einzelnen LED zieht bei 
Vollaussteuerung ca. 20mA. Macht 60mA pro LED und somit 14,4A, wenn alle 
LEDs auf 100% angesteuert sind. Und nun schau auf den Stripe, wieviel 
Querschnitt in mm² die Versorgungsleitungen schätzungsweise haben. Dann 
mußt du dich bei einseitiger Speisung nicht mehr über nachlassende 
Helligkeit wundern. Selbst mit 50% Aussteuerung wäre der Strom noch viel 
zu hoch für die dünnen Leiterzüge.

: Bearbeitet durch User
von Sven (Gast)


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Danke, ich war aber gar nicht verwundert. Die Grundrechenarten sind mir 
bekannt :-)

Verwundert war ich über die gleichmässige Helligkeitsabnahme da ich KSQ 
erwartet hatte.

von Joachim B. (jar)


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Sven schrieb:
> Verwundert war ich über die gleichmässige Helligkeitsabnahme da ich KSQ
> erwartet hatte.

wieso wundert dich das wenn der Strom mangels Spannung nicht aufrecht 
erhalten werden kann ?

von Florian (Gast)


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Ich habe hier 400 LEDs mit LPD8806 im Treppenhaus, die musste ich auch 
in der Mitte versorgen weil sonst das Ende nicht mehr genug Saft bekam. 
Ich vermute auch dass die Versorgungsleitungen nicht dick genug sind.

von Markus M. (adrock)


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Gibt es hierzu eigentlich eine abschließende Erkenntnis?

Der WS2811 hat ja in der Tat eine Konstantstromquelle verbaut (sonst 
könnte er nicht drei LEDs in Reihe treiben, siehe Applikationsbeispiel).

Wenn das beim WS2812b ebenfalls der Fall wäre, sollte er doch (in 
Grenzen) die Spannungsunterschiede ausgleichen können?

Werde das mal mit einem WS2812 nachher testen. Wenn tatsächlich eine 
Konstantstromquelle verbaut ist, sollte ja die Stromaufnahme mit 
sinkender Versorgungsspannung in etwa gleich bleiben.

Grüße
Markus

von Joachim B. (jar)


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Markus M. schrieb:
> Wenn das beim WS2812b ebenfalls der Fall wäre, sollte er doch (in
> Grenzen) die Spannungsunterschiede ausgleichen können?
>
> Werde das mal mit einem WS2812 nachher testen. Wenn tatsächlich eine
> Konstantstromquelle verbaut ist, sollte ja die Stromaufnahme mit
> sinkender Versorgungsspannung in etwa gleich bleiben.

komisch ist der schon, habe 110 LEDs an einem 4A Netzteil und merke nix 
obwohl der eigentlich 6A brauchen sollte, aber es fliessen auch nur 
gemessene 4A, aber OK was ich nicht gemessen hatte war die Spannung, nur 
speise ich an beiden Enden jeder 10 LED Stripe ein, alle 110 nur 
einseitig einzuspeisen wäre mir zu unsicher.

: Bearbeitet durch User
von Markus M. (adrock)


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...also nach meinem Test mit 5x WS2812 (ohne B) kann es eigentlich keine 
KSQ sein:

- Stromaufnahme von 5 LEDs mit einem bestimmten Muster an 5V ca. 80mA

- Veränderung der Versorgungsspannung auf 4V: Helligkeit nimmt sichtbar 
ab, Strom sinkt auf 45mA

von Max H. (hartl192)


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Markus M. schrieb:
> - Veränderung der Versorgungsspannung auf 4V: Helligkeit nimmt sichtbar
> ab, Strom sinkt auf 45mA
An einer baluen LED fallen ca. 3.2V ab, was wenn die KSQ mehr als 0.8V 
braucht um korrekt zu arbeiten?

von Icke ®. (49636b65)


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Laut Datenblatt ist die WS2812 für eine Betriebsspannung von 6-7V 
spezifiziert, betrieben werden sie i.d.R. mit 5V. Prinzipbedingt (keine 
Induktivität vorhanden) kann die KSQ eigentlich nur als simple PWM 
gelöst sein. Die Flußspannungen der blauen und grünen LEDs liegen über 
3V und an den Schalttransistoren fallen sicher auch nochmal einige 100mV 
ab. So betrachtet wird es sehr eng, wenn die Speisespannung deutlich 
unter 5V absinkt.

von Joachim B. (jar)


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Markus M. schrieb:
> ...also nach meinem Test mit 5x WS2812 (ohne B) kann es eigentlich keine
> KSQ sein:
>
> - Stromaufnahme von 5 LEDs mit einem bestimmten Muster an 5V ca. 80mA
>
> - Veränderung der Versorgungsspannung auf 4V: Helligkeit nimmt sichtbar
> ab, Strom sinkt auf 45mA

und was soll das?

die sind für 5V spezifiziert und nicht für 4V

Du kannst auch nicht mal eben dein Essen auf Gras umstellen, dir fehlt 
der Vormagen.

von Sebastian W. (wangnick)


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Hallo Joachim,

Joachim B. schrieb:
> die sind für 5V spezifiziert und nicht für 4V

Wo steht das?

Ich finde im WS2812B-Datenblatt VDD nur unter "Absolut maximum ratings: 
+3.5~+5.3V" (und im WS2811-Datenblatt witzigerweise "+6.0~+7.0V").

Bei den "Electrical characteristics" fehlt dann VDD, es werden nur die 
Rahmenparameter für die anderen Werte als "TA=-20~+70°C, VDD=4.5~5.5V, 
VSS=0V, unless otherwise specified" genannt.

Bezüglich des Themas: Im Datenblatt wird eine Konstantstromquelle 
erwähnt: "Also include a precision internal oscillator and a 12V voltage 
programmable constant current control part, effectively ensuring the 
pixel point light color height consistent." Allein, mir fehlt der Glaube 
...

LG, Sebastian

von Joachim B. (jar)


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Sebastian Wangnick schrieb:
> Hallo Joachim,
>
> Joachim B. schrieb:
>> die sind für 5V spezifiziert und nicht für 4V
>
> Wo steht das?
>
> Ich finde im WS2812B-Datenblatt VDD nu

Datenblatt der WS28xx habe ich mir nie angesehen, aber alle Stripes 
werden für 5V geliefert.

Wenn jemand bei 4V schon Helligkeitsunterschiede sieht wirds wohl in 
diesem Fall ausserhalb der Spez. sein, dazu kommt ja noch der 
Spannungsabfall auf den Kupferstrippen, wie gesagt habe 110 LEDs 
verschaltet aber immer in 10er Gruppen und merkwürdigerweise noch keinen 
Helligkeitsunterschied gesehen.

Ich musste mal das Teil zerlegen und messen, weiss alle volle Helligkeit 
und dann 1/3 weniger bei voller Helligkeit um mein 5V/4A Netzteil 
optimal zu nutzen, denn bei 110 LEDs und 60mA müsste das Netzteil ja 
6,6A bringen, aber es flossen nur 4A trotzdem habe ich nix bemerkt.

Wer sich mal den artikel LED fading reinzieht
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading

wird merken das das Auge ein schlechter Indikator für Helligkeit ist.

: Bearbeitet durch User
von Mike (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Laut Datenblatt ist die WS2812 für eine Betriebsspannung von 6-7V
> spezifiziert

Hier geht es aber um die WS2812B, wenn ich den Titel des Threads richtig 
interpretiere. Und im Gegensatz zur WS2812 ist für die im Datenblatt 
unter "Absolute Maximum Ratings" angegeben: "Power supply voltage VDD 
+3.5~+5.3V", wie auch immer solch eine Angabe zu interpretieren ist.

von Joachim B. (jar)


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Mike schrieb:
> +3.5

und das bei blau, glaube kaum das die volle Leistung bringt, habe ja 
schon blaue 20mA LEDs bis 3,6V gemessen.

von Mike (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Wer sich mal den artikel LED fading reinzieht
> http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading
>
> wird merken das das Auge ein schlechter Indikator für Helligkeit ist.

Nur weil du eine logarithmische Kennlinie nicht verstehst, muss ein 
Sensor mit einer solchen Kennlinie nicht unbedingt schlecht sein.

Es liegt nun man in der Sache, dass man für doppelte Helligkeit auch 
doppelt so viel Licht braucht.

Mit einer PWM, die von Schritt zu Schritt einen konstanten Wert addiert, 
kommt man da nicht weiter. Für gleichmäßige Helligkeitsstufen ist schon 
ein konstanter Faktor notwendig.

von Joachim B. (jar)


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Mike schrieb:
> Nur weil du eine logarithmische Kennlinie nicht verstehst, muss ein
> Sensor mit einer solchen Kennlinie nicht unbedingt schlecht sein.

ich verstehe deine Worte nicht, aber egal

es ging um Helligkeitsunterschiede wahrnehmen die Kollege bei 4V 
feststellte und ich trotz 30% geringerem Strom eben nicht feststellt.

aber egal, mag nicht streiten, vielleicht reden wir nur aneinander 
vorbei, Kuchenbacken != Popobacken.

von Icke ®. (49636b65)


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Mike schrieb:
> Hier geht es aber um die WS2812B, wenn ich den Titel des Threads richtig
> interpretiere.

Ich bezog mich damit auf meinen Vorposter:

Markus M. schrieb:
> ...also nach meinem Test mit 5x WS2812 (ohne B) kann es eigentlich keine
> KSQ sein:

Und ja, die 6-7V sind die maximum ratings. Die könnte man evtl. 
praktisch nutzen, um den Spannungsabfall in langen, einseitig gespeisten 
Stripes ein wenig zu kompensieren.

von Markus M. (adrock)


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...ich werde es nachhber auch nochmal mit ein paar WS2812B testen, 
glaube aber nicht dass es da große Unterschiede gibt.

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