Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Tube / Stromversorgung


von Philipp S. (philipp_s313)


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Hey,

Ich habe schon oft als unangemeldeter User hier im Forum gelesen und 
diverse Infos gesammelt. Für mein neues Projekt "musste" ich mich nun 
doch anmelden und euch mal um Hilfe bitten.

Ich möchte mir insgesamt 4 LED Tubes bauen. Kurzer Hintergrund: Ich bin 
Kameramann und würde sie für Produktaufnahmen, Musikvideos usw nutzen 
wollen. Ich habe mir auch bereits einmal solche Röhren gebaucht. 
Allerdings ohne Akku und per USB Netzteil.

Nun soll es halt eine "v.2" davon geben. Was ich mir vorstelle:

SK6812 als Led Stripe
1m Acryglasröhren (satiniert)
Handgriff (inklusive Elektronik)

In den Röhren sollen 2 Stripes auf einem Profil mittig in der Röhre 
laufen, um eine "homogenere" Ausleuchtung zu erhalten als nur mit einem 
Stripe.
Bei dem Stripe ist die Frage ob 144 oder 60 LED´s pro Meter. Vom 
Stromverbraucht tendiere ich eher zu den 60/m, was also pro Röhre 120 
LED´s macht.

Nun zum Eigentlichen. Ich würde gerne in den Handgriff einen Akku 
integrieren, sodass ich auch im Wald oder auf einem Parkplatz shooten 
kann.
Die Stripes laufen mit 5. Also Akku Lösung hatte ich an mehrere Sachen 
gedacht:

1. Eine 18650 + StepUp Modul, würde nämlich schon gerne die "maximal" 
Helligkeit bekommen.
2. 2 18650 Akkus + StepDown (jedoch finde ich hier keine Ladelösung)
3. Einfach 3 Akkus + StepDown. (PCB´s zum Laden habe ich hier gefunden)

Netzteil würde ich natürlich entsprechend anpassen, wobei hier definitiv 
auch ein Dauerbetrieb über das Netzteil möglich sein sollte. Hier könnte 
ich mich auch mit einem Schalter begnügen, um zwischen Laden, 
Dauerbetrieb und Akku umzuschalten.

Bei den StepDown Modulen weiss ich leider nicht genau, wie sich das 
Verhält, wenn die Eingangsspannung abfällt usw. Auch bei den 
Umrechnungen wie viel Strom dann die Zellen vertragen müssten usw. ist 
mir einfach unklar.

Es wäre super, wenn Ihr eure Eure Meinungen und bedenken dazu äußert. An 
sich ist das natürlich viel Bastelarbeit usw. Aber ich habe da Bock 
drauf :)

von MaWin (Gast)


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Eigentlich interessieren einen Photographen auch die Farben des 
Photographierten. Ob das mit dem spektralen Licht eines SK6812 RGB LED 
so prickelnd kommt ? Sicher, die heute digitale Kamera photographiert 
auch nur RGB, a ist alles Licht aussserhalb von RGB überflüssig, bloss 
ob das dieselben RGB sind und was sich dann als Mischfarbe aus Spektrum 
der Lampe x Spektrum der Objektreflektion x Spektrum des Kamerasensors 
ergibt, oder ob Fleischfarben nicht einfach tot oder grünlich werden, 
hängt sicher stark von den genutzten Modellen ab.


Insgesamt gilt: die Neopixel sind zwar einfach in der RGB Farbe zu 
steuern, haben aber eine miese Ausbeute von Lichtmenge vs. Strom. Für 
Akkubetrieb also ungefähr das Gegenteil von dem was man anstrebt. 
Hochleistungs-LEDs haben einen besseren Wirkungsgrad(vor allem mehrere 
in Reihe) sollte man zum Photographieren aber nicht mit PWM in der 
Hellligkeit regeln, sonst sind die dank Murphy gerade AUS wenn man die 
Kamera das Photo macht, aber es gibt einfach dimmbare step down 
Stromregler wie PT4115(E) die konstant gegläztetes Licht such gedimmt 
mit hohem Wirkungsgrad liefern.

von Jens G. (jensg)


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Ein kurzer Blick auf das Datenblatt sagt mir.

https://cdn-shop.adafruit.com/product-files/1138/SK6812+LED+datasheet+.pdf

Die LED haben einen integrierten Treiber und werden mit +5V betrieben. 
Da geht jede käuflich zu erwerbende Powerbank die genügend Strom liefern 
kann.

: Bearbeitet durch User
von Philipp S. (philipp_s313)


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Danke für eure Antworten.

Zu Stromversorgung. Ja klar, ich habe mir über das Wochenende so viel 
angesehen, da hartte ich gerade einen Denkfehler. Es sollte demnach ja 
im Griff auch eine 18650 reichen samt BMS usw. Dann kann ich das 
weiterhin per USB betreiben.

Zur Farbwiedergabe. Natürlich sind LED´s da nicht so super. Jedoch geht 
es bei mir eher um die Effekte und das eher bei Produkten nicht 
unbedingt bei Menschen. Das es hier oft bei Rot zu Problemen kommt ist 
mir bekannt und habe ich bei den diversen alten RGB Panels gemerkt.

Habt Ihr eine Ahnung, welche LEDs in so etwas zum Einsatzkommt: 
https://astera-led.com/de/titan/

Diese Tubes gibt es auch als "Nachbauten", das Weiß wird, denke ich mal, 
durch CCT LED´s erreicht. Aber werden hier auch "simple" RGB Leds 
genutzt?

von Nebelkrähe (Gast)


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"Verschlüsselte PWM-Technologie um Flackern beim Filmen zu vermeiden"

Wie verschlüsselt man PWM damit es nicht flackert?

von Falk B. (falk)


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Nebelkrähe schrieb:
> "Verschlüsselte PWM-Technologie um Flackern beim Filmen zu vermeiden"
>
> Wie verschlüsselt man PWM damit es nicht flackert?

Wenn kein totales Marketinggeplapper ist, meinen die vermutlich sowas 
wie Dithering bzw. Pulsdichtemodulation. Damit erhöht man die 
Pulsfrequenz deutlich und verhindert das Flimmern.

von Falk B. (falk)


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Philipp S. schrieb:
> Danke für eure Antworten.
>
> Zu Stromversorgung. Ja klar, ich habe mir über das Wochenende so viel
> angesehen, da hartte ich gerade einen Denkfehler. Es sollte demnach ja
> im Griff auch eine 18650 reichen samt BMS usw. Dann kann ich das
> weiterhin per USB betreiben.

Wirklich? Hat du mal gerechnet, was deine LEDs an Strom ziehen?
Im Datenblatt oben steht leider dazu nix drin. Aber wenn wir mal 
vermuten, daß diese LED ähnlich einer WS2812B etc. funktioniert, sind 
das 3x18mA bei Vollaussteuerung. Macht bei 120LEDs satte 6,5A bzw. bei 
5V 32,5W. UFFF!
So eine 18650 hat sicher einiges an Dampf, aber 32,5W + Wandlerverluste 
kann man da nicht lange draus ziehen!

Beim schnellen googeln finde ich 2600mAh und 9,6Wh. Sprich, der Akku ist 
bei Volllast nach ca. 15min leer! Ist das OK?

Das mit der PWM und dem Flackern ist ein Problem, vor allem bei Video. 
Das hatten wir hier vor Kurzen diskutiert, incl. einem sehr 
interessanten Youtube-Video zum Thema PWM-Frequenz. Da ging es bis 
300kHz!

Beitrag "Re: IRLZ34N an PCA9634"

Ich würde empfehlen, die LEDs linear zu dimmen, die Verschiebung des 
Farbraums kann man vermutlich kompensieren.

Beitrag "Re: IRLZ34N an PCA9634"

von Philipp S. (philipp_s313)


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Ja ich hatte aber wohl mit einem falschen Datenblatt gearbeitet. Nun was 
soll's, nach deiner Rechnung und diversen suchen ist deine Rechnung +- 
ein Wenig ja sehr genau.
Habe das als.Referenz genommen, da es ja RGBW LEDs sind: 
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.led-color.com/upload/201702/SK6812%2520RGBW%2520LED%2520Strip%2520Specification.pdf&ved=2ahUKEwjL57O-x5TuAhUdA2MBHfS7DKoQFjAAegQIDhAB&usg=AOvVaw2GyTUFlcEEskc5zAcBFmw5

Natürlich sind 15min sehr wenig. Mir kam noch die Idee zwei 18650 
parallel zu nutzen, würde zumindest die Laufzeit verlängern. Bei einer 
Reihenschaltung würde aber die Last pro Zelle runter gehen.

Ich habe auch sogenannte NPF Akkus, welche 7,4V hergeben und mit um die 
4500mah ganz gut sind. Aber die sind leider sehr klobig und schwer an 
einen Handgriff anzubringen.

Wie kommst du auf flickern? Also ja ich kenne das von "günstigen" 
Produkten. Aber zb. bei den Tubes die ich damals gebaut habe, flackert 
nix. Da ist einfach nur der Controller am Stripe mehr nicht. Klar die 
verlinkten Tubes werben damit. Aber die sind auch maßlos überteuert. 8 
Stück liegen bei um die 6000€.

von Falk B. (falk)


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Philipp S. schrieb:
> Wie kommst du auf flickern?

Schau das Video an.

https://www.youtube.com/watch?v=DdToSNgPnO8

Bei Photos flimmert natürlich nix, es kann aber ggf. Belichtungsprobleme 
geben, vor allem bei kurzen Belichtungszeiten in der Größenordnung der 
PWM-Periodendauer.

> verlinkten Tubes werben damit. Aber die sind auch maßlos überteuert. 8
> Stück liegen bei um die 6000€.

Angebot und Nachfrage regeln den Preis.

von Philipp S. (philipp_s313)


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Das Video hatte ich gesehen ja.

Das ist ja eben das, was ich nicht verstehe, wieso es bei ihm flackert 
und bei meinen nicht. Ich habe da bei meinem alten Röhren auch nur ein 
Ws2812 mit SP105E genutzt.

Filmen tue ich immer mit 180° der FPS. Also bei 25fps 1/50, 60fps 1/120 
usw. Da flackert halt einfach bei mir nix. Egal was ich einstelle.

von Falk B. (falk)


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Philipp S. schrieb:
> Filmen tue ich immer mit 180° der FPS. Also bei 25fps 1/50, 60fps 1/120
> usw. Da flackert halt einfach bei mir nix. Egal was ich einstelle.

Hmm, dann hast du irgendwie Glück ;-)

1/120s sind ~8ms. Die WS2812 arbeiten mit um die 400Hz, das sind 2,5ms 
Periodendauer. Das ist ca. Faktor 3 mal kürzer als die Belichtungszeit, 
das ist OK. Vermutlich hat der Typ im Video absichtlich eine sehr kurze 
Belichtungszeit gewählt, um den Effekt sichtbar zu machen, wenn gleich 
das bisweilen eine Übertreibung ist (genauso wie seine 300kHz PWM). Ich 
hab gerade nochmal reingeschaut, er macht da Test mit 1/800 (1,2ms) und 
ISO3200 Einstellung and der Kamera bei 1000 Hz (1ms) und so. Naja.

von Philipp S. (philipp_s313)


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Ah das hilft mir! Danke für die Erklärung und die Zahlen.

Jetzt bleibt aber natürlich weiterhin die Frage nach der 
Stromversorgung.

Die 6,5A bei 5V sind Recht schwer zu bewerkstelligen, finde ich. 
Vorallem eben aus den Akkus. Bei Netzteilen ist es natürlich etwas 
leichter. Aber dennoch nicht so super, da im Idealfall das Netzteil die 
Akkus ja auch laden soll.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

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Philipp S. schrieb:
> Die 6,5A bei 5V sind Recht schwer zu bewerkstelligen, finde ich.

Es gibt fette Power Banks, die können das. Ok, die haben eine deutliche 
Größe und Gewicht. Aber kleiner kriegst du das als Bastler nicht hin.
Ich würde 3-4 dieser Akkus in Reihe schalten und dahinter einen 
passenden Step-Down Wandler. Das BMS packt man außerhalb ins Ladegerät, 
dazu braucht man einen passenden Stecker, wo alle Zwischenabgriffe der 
Akkus rausgehen, damit der Balancer arbeiten kann.

Naja, ich würde das ein wenig anders machen. Man nehme normale RGBW LEDs 
ohne Intelligenz. Davon schaltet man soviele in Reihe wie man braucht. 
Das hat den Vorteil, daß die Ströme gering bleiben, dafür geht die 
Spannung hoch. Diese Reihenschaltung wird dann mit einem WS2811 oder so 
gesteuert. Dadurch erreicht man u.a. eine höhere Effizienz, denn es wird 
relativ weniger Spannung für die Stromquellen verschwendet. Denn in 
jeder intelligenten LED mit ca. 3,3V Flußspannung werden 1,7V vom 
Treiber verheizt, macht nur 66% Wirkungsgrad. Schaltet man aber 60 in 
Reihe und läßt 10V für den Treiber und die Toleranzen, sind das

60*3,3V / ((60*3,3)+10) = 95%

OK, dann hat man 200V Versorgungsspannung für die LEDs, aber die sind ja 
in einem Kunststoffrohr. ;-)

Siehe Anhang, das war mal ein Projekt mit 12 LEDs in Reihe.

Ok, das ist vermutlich für jemanden wie dich nicht optimal, weil es mehr 
Know How erfordert. Die LED-Streifen mit 5V sind da einfacher. Der Preis 
ist der höhere Strom. Die ca. 3,3A/60LEDs auf einem Streifen kriegt man 
nicht so einfach bis ans Ende, da muss man mittels dickem Kabel mit 
1,5-2,5mm^2 Querschnitt vorn und hinten einspeisen, dann sollte das 
gehen.

von Philipp S. (philipp_s313)


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Hey,

Danke dir nochmal für deine umfangreiche Antwort!

Naja wie du schon meinst, die Stripes "selber löten" um den Strom 
runterzubekommen, ist zwar effizient, aber am Ende für mich auch eine 
Zeit/Nutzen Frage.

Abgesehen von der Strom Thematik, stellt sich mir gerade eine total 
andere Frage.

Kann ich überhaupt zwei Stripes parallel an einen Controller hängen? Da 
es ja eine Röhre ist, sollten die Stripes ja synchron laufen bei den 
Effekten. Aber geht das überhaupt? Sprich die Datenleitung wird 
gesplittet und + - ganz normal eingespeist. Beide Stripes haben am Ende 
natürlich die gleiche Anzahl von LED´s.

: Bearbeitet durch User
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