Power-LED Ansteuerung mit niedriger Frequenz

[Hilmar B. (hilmar)]

Hallo,
ich baue derzeit eine Testanlage zur Pflanzenzucht als Prototypen. 
Momentan hänge ich dabei etwas an der LED Beleuchtung bzw. deren 
Ansteuerung.

Kurz zum Hintergrund: Ich selbst bin Software-Entwickler und bis auf 
einige Versuche Neuling im µC und High-Power LED Bereich.

Ich verwende Osram Oslon SSL LEDs (bereits auf Platine vorgelötet, max 
1A Strom). Es werden Rasperry Pis (unter Linux und Windows) verwendet, 
die auch für andere Steuerungssysteme benötigt werden.

Die Planung ist, die LEDs mit 350mA oder 700mA anzusteuern. Die LEDs 
sollen mit niedriger Frequenz gepulst betrieben werden. Das bedeutet 
zwischen 30 und 100 Hz, wobei die Frequenz und das Verhältnis der 
Hell/Dunkelzeiten, welches zwischen 1:2 und 1:10 liegen soll, 
(vorzugsweise elektronisch) gesteuert werden müssen. Insgesamt werden 
200 LEDs verwendet, wobei immer 5-10 LEDs in einer Gruppe sind, die 
gleich gesteuert werden, also 20 - 40 Gruppen. Falls erforderlich, kann 
die Anzahl der Gruppen natürlich erhöht werden auf bis zu 200 (also 1 
LED pro Ansteuerung).

Ich bin mir unsicher, ob es dafür fertige LED Treiber ICs gibt, die 
meine Wünsche erfüllen. Ich habe bisher leider keinen gefunden (insb. 
das Verhältnis hell/dunkel und die niedrige Frequenz scheint schwierig 
zu sein).

Hat jemand einen Tipp oder eine Idee, wie ich die Ansteuerung 
durchführen kann? Einsatz von Raspberry Pi oder µC (wie Atmel 
AVR/Arduino) wären kein Problem, Kosten sind auch nicht der 
entscheidende Faktor (auch wenn ich gerne unter 2€ pro einzelne LED bei 
der Ansteuerung bleiben würde). Schaltungen löten kann ich auch.

Danke,
Hilmar

[Gerald B. (gerald_b)]

guck dir mal den SCT2932 und den ZXLD1362 an. Das sind getaktete 
Konstantstromquellen, deren Strom du per Sense Widerstand in einem 
weiten Bereich bestimmen kannst. Über die Höhe der Betriebsspannung 
kannst du beeinflussen, wieviele LEDs du in Reihe in einer Gruppe 
ansteuern kannst. Der SCT verträgt max. 30V Spannung und bietet sich für 
24V Netzteile an. Der ZXLD kann sogar bis 60V und eignet sich für 48V 
und 36V Netzteile. Beide haben einen Dim-Pin, den man per 
Mikrocontroller mittels PWM ansteuern kann. 20-40 Gruppen sind schon 
heftig. Andererseits sind 30 bis 100 Hz nicht gerade viel. Du könntest 
per I2C oder SPI die entsprechende Anzahl von Ausgängen schaffen. Die 
sollten sich immer noch mit 30 Hz updaten lassen.
Zu den KSQs habe ich hier schon etwas geschrieben: 
Beitrag "Einfache und billige Konstanstromquelle für Power LEDs"

[Peter-Paul Obenauf (Gast)]

Hilmar B. schrieb:
> Die LEDs
> sollen mit niedriger Frequenz gepulst betrieben werden. Das bedeutet
> zwischen 30 und 100 Hz, wobei die Frequenz und das Verhältnis der
> Hell/Dunkelzeiten, welches zwischen 1:2 und 1:10 liegen soll,
> (vorzugsweise elektronisch) gesteuert werden müssen.

Nur mal aus Neugier: Hat es für die Pflanzen irgendwelche Vorteile wenn 
die LEDs so flimmern? Die Sonne flimmert ja auch nicht mit 30 Hz.

[Hilmar B. (hilmar)]

@gerald_b: Danke, die sehen beide interessant aus, sowohl von der 
Einfachheit als auch dem Preis. Das PWM Signal könnte ich ja ggf. direkt 
in Software generieren, so schnell muss es ja nicht sein, oder durch 
einen Clock Generator, die gibt es ja scheinbar auch zuhauf. Laut dem 
anderen Thread hast du ja noch einige Platinen für den SCT da. Ich würde 
ggf. darauf gerne zurück kommen.

@Peter-Paul: Es gab in den 30ern und 50ern bereits Untersuchungen (und 
heute auch noch), nach denen gepulstes Licht mit dieser Frequenz (je 
nach Studie zwischen 10 und 100Hz) positiv fürs Pflanzenwachstum ist. Es 
soll unter anderem darum gehen, dass die Pflanzen Zeit für den 
"Abtransport" der Energie/Photonen brauchen. Real wird dies bspw. durch 
Schattenwurf (andere Pflanzen oder Wolken) erzeugt.

Gruß,
Hilmar

[Arno H. (arno_h)]

Für die Pflanzen sollte eine derartig niedrige PWM wenig Probleme 
bereiten.
Solltest du allerdings Bestäuber brauchen, kommt mir das zu wenig vor. 
Die werden meines Wissens dadurch irritiert.
Bei niedrigerer PWM kannst du auch gleich die Epileptiker aussortieren 
:).

Arno

[TheBug (Gast)]

Also mit den kleinen Schaltreglern wäre ich vorsichtig, die werden wohl 
auch ein nettes Signal aussenden. Mit denen haben wir auch (EMV) 
Erfahrungen. So lange man nur wenige davon benutzt geht es noch, zu 
viele auf einem Haufen und es dürfte spannend werden.

Es gäbe da eine handliche Lösung die vier Kanäle mit bis zu jeweils 1 A 
bedient und das Flackern auch als interne Sequenz erzeugen kann. 
Steuerung oder Programmierung über I2C:
http://www.codemercs.com/de/led-lighting/intelligente-treiber

[Hilmar B. (hilmar)]

Ich habe soeben auch noch diesen gefunden: LM3464A
(http://www.ti.com/product/LM3464A/description)

Kosten um 6$ das Stück, dafür gleich 4 Kanäle. Soweit ich sehe, sollten 
ein paar davon plus etwas externe Ansteuerung meine Anforderungen 
erfüllen.