Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfe bei LED Ansteuerung


von Praxsem (Gast)


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Hallo,

ich befinde mich zur Zeit im Praxissemester und muss eine Beleuchtung 
mit Leds entwerfen. Dazu stellen sich mir einige Fragen, bei manchen bin 
ich mir schon sicher, wie es funktioniert und möchte nur Eure Ideen 
anhören, bei manchen habe ich noch keine Ahnung:

1.LED an Konstantstromquelle anschließen: Trotzdem sicherheitshalber 
Widerstand davor?

2.LED mit PWM an Konstantstromquelle: Wird die KSQ ganz normal an Vcc 
angeschlossen und dann noch zusätzlich an PWM. Wird der Ausgangsstrom 
der KSQ dann mithilfe der PWM angepasst?
Genauer: Hat die KSQ 2 Eingänge- also für Vcc und für PWM? Hat die KSQ 
einen Ausgang- also für die Ansteuerung der LED?

3.Woher PWM: Woher kommt das PWM Signal? PC oder Mikroprozessor? Brauche 
es zuerst nur um die LEDs zu testen- sollte doch vom PC leichter 
sein-siehe nächste Frage.

4.Wie PWM am PC: Mit welchem Programm PWM erzeugen und wie ausgeben? 
Über USB an KSQ?

5.Wie LED an Mikroprozessor: Wie kann ich am besten mehrere 
unterschiedliche LEDs (ca.8) an einen Mikroprozessor anschließen? Sind 
alles High-Power-LEDs, deshalb eine extra Platine mit vom Mikroproz. aus 
angesteuerte Transistoren? Bitte Schaltungsbeispiel(ohne genaue Werte).

6.PWM Strom glätten: Es macht doch keinen Sinn eine PWM vor der LED mit 
z.B. Tiefpass zu filtern?! Dann könnte ich doch gleich den Strom 
reduzieren?! Will ja mit PWM dimmen und nicht mit Stromreduktion.

Ich habe die letzten Tage oft hier im Forum rumgesucht und rumgelesen. 
Ich hoffe Ihr könnt mir genau so gut helfen wie den Usern davor. Ich 
wäre euch echt extrem dankbar!!!!

Vielen Dank schon mal an euch ALLE! :)

von Pandur S. (jetztnicht)


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Erst mal. Das Wichtigste.
Die LED, wenn angeschrieben mit 100mA laeuft auch befriedigend mit 5mA. 
Also an einem Seriewiderstand an 5V oder so.
Probier's einfach mal aus.

von Praxsem (Gast)


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Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Da ich die LEDs aber extrem hell brauche, würde ich sie mit einem 
Netzteil mit Stromregelung(KSQ) gerne mal mit Maximalstrom laufen lassen 
um mit einem Spektrometer die Strahlungsverteilung zu messen.

Aber anscheinend kann ja von einem Elko eine Entladung kommen und dann 
ist meine LED kaputt.

Also denke ich dass ich einen Widerstand brauche?
Was meint ihr zu den anderen Fragen?

von Rainer U. (r-u)


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Praxsem schrieb:
> bei manchen habe ich noch keine Ahnung

Wovon hast Du denn Ahnung in diesem Zusammenhang? :-)

Praxsem schrieb:
> 1.LED an Konstantstromquelle anschließen: Trotzdem sicherheitshalber
> Widerstand davor?

nein.

Praxsem schrieb:
> Hat die KSQ 2 Eingänge- also für Vcc und für PWM?

Es gibt solche, aber auch andere (mit festem Stromwert).

Praxsem schrieb:
> Woher kommt das PWM Signal? PC oder Mikroprozessor?

beides möglich.

Praxsem schrieb:
> PWM am PC: Mit welchem Programm PWM erzeugen

Mit einem selbstgeschriebenen. Ist aber einfacher mit uC. Früher wurde 
gerne die Parallelschnittstelle benutzt, oder spezielle Interface-Karten 
(gibt's ja kaum noch). Zum Testen kannst Du auch einfach Vcc = 100% PWM 
benutzen.

Praxsem schrieb:
> deshalb eine extra Platine mit vom Mikroproz. aus
> angesteuerte Transistoren?

So, oder die KSQ ansteuern.

Praxsem schrieb:
> PWM Strom glätten

Brauchst Du nicht. Die KSQ bekommt das PWM einfach durchgereicht. z.B. 
so ein Modul, geht aber auch einfacher

https://www.led-tech.de/de/Chip-On-Board-Technik/2.5W-COB-Module/BUCK-Konstantstromquelle-fuer-COB--120mA,-30V--LT-1557_134_156.html

von Praxsem (Gast)


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Rainer U. schrieb:
> Wovon hast Du denn Ahnung in diesem Zusammenhang? :-)

Theoretisch von fast allem. Hatte Mikroprozessortechnik, Software 
Engineering, Elektronik und Elektrotechnik im Studium :) Aber ist eben 
was anderes wenn man alles selber machen muss und nicht nur eine 
Prüfungsaufgabe lösen...


Rainer U. schrieb:
> Mit einem selbstgeschriebenen. Ist aber einfacher mit uC. Früher wurde
> gerne die Parallelschnittstelle benutzt, oder spezielle Interface-Karten
> (gibt's ja kaum noch). Zum Testen kannst Du auch einfach Vcc = 100% PWM
> benutzen.

Ok, selbstgeschrieben sollte ich hinbekommen. Kann ich das mit C 
Programmieren? Und dann über USB rauskommen? Sollte doch über einen 
modifizierten USB-Stecker gehen?!


Rainer U. schrieb:
> Brauchst Du nicht. Die KSQ bekommt das PWM einfach durchgereicht. z.B.
> so ein Modul, geht aber auch einfacher

Ist das nicht völlig unnötig? Eine PWM zu glätten?!

von Stefan F. (Gast)


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> Kann ich das mit C Programmieren?

Hängt von Dir ab. Die Sprache ist geeignet.

> Und dann über USB rauskommen? Sollte doch über einen
> modifizierten USB-Stecker gehen?!

Du brauchst ein Gerät, dass einen USB Eingang und einen PWM Ausgang hat. 
Zum Beispiel einen Arduino Nano mit selbst geschriebener Firmware.

> Es macht doch keinen Sinn eine PWM vor der LED mit
> z.B. Tiefpass zu filtern?! Dann könnte ich doch gleich den Strom
> reduzieren?!

Der LED ist ziemlich egal, ob sie einen hohen gepulsten Strom bekommt, 
oder einen geglätteten neidrigeren Gleichstrom.

Allerdings solltest Du Dich mit EMV beschäftigen. Besonders die 
Leitungen zwischen dem PWM Schalter/Netzteil und den LED's strahlen 
zahlreiche Oberwellen der Schaltfrequenz ab und stören unter Umständen 
Geräte in der Umgebung.

Bei einem geglätteten DC Signal hast du das Problem nicht. Deswegen rate 
ich immer dazu, die LED's nicht direkt mit dem rechteckigen PWM Signal 
zu betreiben.

Ein PWM Regler mit Tiefpass ist letztendlich nichts anderes, als ein 
Schaltnetzteil. Nur dass man bei LED's primär den Strom regelt, nicht 
die Spannung.

> Wie kann ich am besten mehrere unterschiedliche LEDs (ca.8) an
> einen Mikroprozessor anschließen?

Mit einer Treiberschaltung aus z.B. einem Transistor und einen 
Vorwiderstand pro LED-Kette. Oder eben eine Konstantstromquelle pro 
LED-kette. Grundschaltungen findest du in der Artikelsammlung.

Aber du wolltest doch PWN nutzen. Es gibt im Handel fix und fertig 
presgünstige LED Treiber mit einem Steuereingang, da kannst du direkt 
den Arduno (oder anderen µC) dran hängen, der dann als Interface zum PC 
dient.

Oder du verwendet ein fertiges USB-PWM Modul, zum Beispiel dieses 
außerordentlich presgünstige Modell: 
http://www.bmc.de/p/G0A-1033-0?gclid=CJrap-vEr88CFcoaGwodlvwDgw  :-)

von Rainer U. (r-u)


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Praxsem schrieb:
> Theoretisch von fast allem.

Na wenigstens bist Du ehrlich. :-)

Praxsem schrieb:
> Ok, selbstgeschrieben sollte ich hinbekommen. Kann ich das mit C
> Programmieren?

Die 2 Sätze beißen sich irgendwie. Also am schnellsten geht es für Dich 
wahrscheinlich, wenn Du eine fertige Hardware für < 10 Euro nimmst (z.B. 
Arduino) und dann am PC die 2-4 Zeilen Programm schreibst, die es 
braucht, damit da eine PWM rauskommt (Beispielprogramme gibt's da auch 
viele)

Praxsem schrieb:
> Ist das nicht völlig unnötig?

Sag ich ja. Du brauchst die nicht zu glätten.

von Rainer U. (r-u)


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Stefan U. schrieb:
> Allerdings solltest Du Dich mit EMV beschäftigen.

Da hat Stefan recht. Funktionieren wird es aber auch ungeglättet.

von Stefan F. (Gast)


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von Praxsem (Gast)


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OK, ich denke EMV wird wichtiger als ich gedacht habe. So wie du das 
beschrieben hast wird das sicher die ganze Elektronik stören.

Ich werde morgen mal USB-PWM Modul zu erträglichem Preis suchen. Wäre ja 
eine Frechheit wenn es die nur so teuer gibt.


Aber über kurz oder lang werde ich sowieso alles auf einem 
Mikroprozessor programmieren müssen. Das kann ich zwar relativ gut und 
habs auch schon gefühlte 50 mal gemacht, aber den ganzen sche... mit den 
timern und interrupts wollte ich eigentlich vermeiden :-)

Ich habe gehofft, dass es da so eine art Mogelpackung zum testen der 
LEDs gibt, wo man einfach am PC über ein Programm einem kleinen 
Controller die Frequenz und den Duty-Cycle sagen kann und der dann ohne 
Aufwand die KSQ ansteuert.

Bei der Platine frag ich dann mal meine Kollegen wie ich das genau 
machen soll. Berechnen kann ichs schon selber, aber wenn das alles in 
Serie gehen soll wirds wohl mit einem Steckbrett nicht getan sein.

Vielen Dank an euch! Ich werde mich sicher nochmal mit Fragen melden, 
für heute ist aber erst mal gut.

von Praxsem (Gast)


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Eine Frage ist mir noch eingefallen:

Wenn ich verschiedene LEDs mit verschiedenen Maximalströmen betreiben 
möchte, also jeder LED Typ hat einen anderen Strom(aus dem Datenblatt), 
und alle LEDs sollen an den Collector eines Transistors mit Widerstand 
angeschlossen werden, die Basis wird mittels PWM vom Mikroprozessor 
gesteuert, ist dann die einfachste Lösung, die Vorwiderstände der LEDs 
anzupassen.

Man könnte ja auch den Basisstrom in seiner Intensität reduzieren oder 
erhöhen!? Aber das ist ja viel komplizierter!?


Also so sind die LEDs angeschlossen:
              Vcc
               |
         Vorwiderstand
               |
              LED (Betriebsstrom variiert)
               |
              /
 Basis mit --|
 Mikroproz.   \
 Ansteuerung   |
               |
              Masse

Ich will möglichst viele Bauteile gleich halten. Also nicht 20 
verschiednen Widerstände (wenn möglich) oder 20 verschiedene 
Transistoren.

von MaWin (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Der LED ist ziemlich egal, ob sie einen hohen gepulsten Strom bekommt,
> oder einen geglätteten neidrigeren Gleichstrom.

Das dachten sich die Idioten der Entwicklungsabteilung von BMW auch als 
sie die nervig flimmernden LED Rückleuchten erfanden die zum 
Tröpfcheneffekt führen.

Nicht immer ist alles egal, eine Drosselspule zur Glättung des gepulsten 
Stromes hätte schon genügt, aber die Gier des Konzerns hat so eine 
Pfennigausgabe für das Hochpreisauto natürlich nicht zugelassen.

von Praxsem (Gast)


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MaWin schrieb:
> Das dachten sich die Idioten der Entwicklungsabteilung von BMW auch als
> sie die nervig flimmernden LED Rückleuchten erfanden die zum
> Tröpfcheneffekt führen.

Soweit ich aber gerade gelesen habe, verändert sich die Farbe von LEDs, 
also die spektrale Strahlungsverteilung, wenn die LEDs über die 
Stromstärke gedimmt werden.

http://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?t=3939
http://www.zvei.org/Publikationen/Information%20zum%20Dimmen%20von%20LED-Lichtquellen.pdf

von batman (Gast)


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Ein paar hundert Herze mehr und weg ist das Flimmern.

von MaWin (Gast)


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Praxsem schrieb:
> Soweit ich aber gerade gelesen habe, verändert sich die Farbe von LEDs,
> also die spektrale Strahlungsverteilung, wenn die LEDs über die
> Stromstärke gedimmt werden.

LEDs verändern hautsächlich doe Farbe und damit Spektralverteilung 
abhängig von der Chiptemperatur, und die hängt hauptsächlich vom 
mittleren Strom ab (und schlechter Kühlung)

von Stefan F. (Gast)


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> Man könnte ja auch den Basisstrom in seiner Intensität
> reduzieren oder erhöhen!? Aber das ist ja viel komplizierter!?

Schau Dir mal die Grundschaltung der Konstantstromquelle an. So 
kompliziert ist das nicht. Aber willst Energie mit Transistoren oder 
Widerständen verheizen?

Du kannst doch auch die PWM so regeln, dass die LED's nicht überlastet 
werden. Dann würde jede LED Kette individuell angepasset Pulsbreiten 
bekommen.

> LEDs verändern hauptsächlich die Farbe und damit Spektralverteilung

Ich denke das ist wichtig, wenn man Fotos macht. Bei normalen 
Zimmerbeleuchtungen ist der Effekt jedoch egal. Das weiße Licht wird 
nicht plötzlich grün (oder so). So stark ist der Effekt nicht 
ausgeprägt.

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