Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsaufnahme WS2812B mit ESP32 und USB-PD-Stromversorgung


von Raphael (k_r)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe mir vor einiger Zeit einen 5M-Streifen an WS2812B-LEDs (60 
stk/m) gekauft und möchte diesen nun aktiver bearbeiten.

Mein aktuelles Ziel ist es daraus eine möglichst selbstständige (dazu 
gleich mehr) Einheit einer 16x16 Matrix zu erstellen, die dann mit einem 
ESP32 oder ESP8266 als Controller angesprochen werden soll.
Selbstständig, dh:
Ein möglichst kompaktes Gehäuse, dass die die Matrix, Mikrocontroller, 
Verkabelung und Stromversorgung enthält und im Idealfall nur einen 
Stromanschluss (+ ggf den Com-Port des Controllers) benötigt um 
betrieben zu werden

Mit vielem davon komme ich selbst klar, nachdem ich aber einige Zeit in 
das Thema Verkabelung und Stromzufuhr gesteckt habe, bin ich hier noch 
immer nicht ganz schlau und hoffe hierbei auf Input / Hilfe.

Aktueller Stand:
16x16 Matrix -> 256 LEDs, bei 60mA / LED -> 15,36A bei 5V -> ~77W an 
theoretischem Maximalverbrauch (Lastspitzen ausgenommen)
Da ich nicht direkt vorhabe alle LEDs gleichzeitig unter Vollast laufen 
zu lassen (zumindest zum jetzigen Zeitpunkt) strebe ich eine zur 
Verfügung stehende Leistung zwischen 50W und 60W an.

Zu meinem ersten (Verständnis-)Problem:
In einem rudimentären Testaufbau habe ich den LED-Strip bereits mit 
einem ESP8266 und WLED (https://kno.wled.ge/) angesteuert, einige der 
Beobachteten Verhaltensweisen kann ich mir aber nicht / nur 
eingeschränkt erklären.

1. Wenn nur die 1. LED des Streifen auf Voll-Weiß gesetzt wird, messe 
ich einen Stromfluss von ~45mA, was für mich ausreichend nah an den 60mA 
aus Datenblättern ist (rote LED war nahezu nicht an), schalte ich die 
benachbarte 2. LED zusätzlich ein, so erhöht sich der Stromfluss (bei 
konstanter Spannung) nur auf ~50mA.
Erwartet hätte ich hier noch einen annähernd linearen Zusammenhang 
zwischen der Anzahl der LEDs und dem Stromfluss, da der (zusätzliche) 
Leitungswiderstand noch vernachlässigbar klein sein müsste, tatsächlich 
entspricht das aber eher einer Halbierung des Stroms / LED (vorher 45mA 
für eine LED, jetzt 50mA für zwei LEDs -> 25mA / LED), die sich jedoch 
nicht in der Helligkeit bemerkbar macht (nicht mit dem Auge erkennbar).
Gemessen habe ich den Strom mit einem Multimeter zwischen dem Plus-Pol 
der Spannungsquelle und dem VIN des LED-Streifens, die Spannungsquelle 
ist für bis zu 3A bei 5V ausgelegt ("dummes" USB-Netzteil), sollte bei 
Strömen < 100mA also noch nicht in die Knie gehen. Woher kommt also 
diese offenbare Nichtlinearität die ich mir rechnerisch nicht erklären 
kann?
(Parallelschaltung, dh Gesamtwiderstand Rges = Rled/n mit n = Anzahl der 
LEDs, -> errechneter Strom I = U/Rges = U/(Rled/n) = (U/Rled)*n)

2. Ich habe an vielen Stellen gelesen, dass nach einer gewissen Anzahl 
eine erneute Spannungseinspeisung benötigt wird / sinnvoll ist um wegen 
des Spannungsabfalls keine Einbußen in Hinsicht auf Helligkeit und Farbe 
zu haben. (bsp. hier: https://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?t=24478)
Die grundsätzliche Idee dahinter leuchtet mir auch ein, ich kann mir 
aber nicht erklären, wie bei dem Aufbau und der Funktionsweise der 
WS2812b Strips 1. eine graduelle Dimmung und 2. eine graduelle 
Verfärbung (, bzw. Verfärbung allgemein) auftreten kann.
Mein Verständnis des "Aufbaus" des Streifens ist, dass es viele parallel 
geschaltene LEDs sind (, da Strip an beliebiger Stelle durchrennt werden 
kann ohne den Stromkreis anschließend manuell schließen zu müssen), dh 
die Spannung die an den LEDs abfällt müsste (den Leitungswiderstand 
ignorierend) überall identisch sein, dh auch alle LEDs gleich hell / 
dunkel sein. Das entspricht auch den Beobachtungen die ich mit meinem an 
einem Ende gespeisten 5m, 60LED/m Streifen selbst machen kann, 
unabhängig davon, ob ich eine niedrige Helligkeit wähle um den 
Spanungsabfall an den Versorgungsleitungen zu reduzieren, oder volle 
Helligkeit wähle, bzw. ob ich alle 300 LEDs oder nur 30 verwende.
Auch die im verlinkten Beitrag gezeigte Verfärbung konnte ich bei mir 
nicht reproduzieren und kann ich mir nicht erklären, da die einzelnen 
Farben der LED nicht unabhängig voneinander mit Spannung versorgt 
werden, sondern der Chip erstmal nur eine Eingangsspannung für alle 
Farben "bekommt". Erwartet hätte ich, dass mit abnehmender 
Eingangsspannung, bis zu einem gewissen Punkt, einfach nur eine relative 
Abnahme der Helligkeit erfolgt (s.o.) und das kann ich so bei mir selbst 
beobachten, vielleicht fehlt mir hier aber nur das genaue Verständnis 
für die interne Steuerung der Farben / Helligkeit.

Weit verbreitet habe ich im Internet gefunden, dass alle 30 LEDs eine 
erneute Einspeisung erfolgen sollte, ist das ein vernünftiger Wert?
Ich habe leider keine Möglichkeit das empirisch zu bestimmen, nach 
Augenmaß meine ich aber festgestellt zu haben, dass bei meinem Strip bis 
zu 16 LEDs die Helligkeit nicht (merkbar) eingeschränkt wird, sie danach 
aber mit jeder weiteren LED drastisch abnimmt (-> Einspeisung alle 16 
LEDs?)
Für meinen Anwendungsfall der Matrix bietet es sich an jede Reihe / 
Spalte (16 LEDs) separat einzuspeisen, ist also mehr für zukünftige 
Projekte.

3. Um die Matrix möglichst einfach und kompakt zu halten habe ich 
überlegt die Stromversorgung über ein USB-C Netzteil zu realisieren. 
60W-Netzteile sind mit USB-PD oder ähnlichen Protokollen inzwischen gut, 
günstig und kompakt verfügbar und würden ein einfaches Interface bieten.
Für USB-PD speziell gibt es Trigger-Boards, die die "Verhandlung" mit 
einem kompatiblen Netzteil übernehmen und mir, für eine Ausgangsleistung 
>= 45W eine Spannung von 20V mit entsprechender Stromstärke (in meinem 
Fall ~60W/20V=3A) liefern.
Da meine Elektronik im Inneren mit 5V läuft, muss ich diese Spannung 
irgendwie runterregeln, entsprechende Step-Down sind ebenfalls gut 
verfügbar. Am gängigsten dürften folgende Module sein:
https://shorturl.at/qD4Nn (Amazon: Step Down Buck Converter, DC-DC 3A, 
3.2-46V zu 1.25-35V)
Bei dem angegebenen Ausgangsstrom von max. 3A bräuchte ich also 
mindestens 4, lieber 5 solcher Module (60W/(5V*3A) = 4), bei AZ-Delivery 
habe ich aber auch Step-Down Converter gefunden, die bis zu 4A (XL4016, 
11€), bzw. bis zu 12A (XL4016E1, 11€) liefern.
Die XL4016 Module bieten keinen besonders großen Vorteil gegenüber den 
verlinkten Amazon Module, von den XL4016 bräuchte ich aber nur zwei 
anstelle von 5 Modulen (3x Set XL4016E1 26€, 10x Amazon für 10€).
Lohnt sich der Aufpreis für die nur zwei Module um evtl. etwas weniger 
Verluste in der Umwandlung zu haben, oder gibt es andere Gründe, die für 
die eine oder andere Variante sprechen?
Ist so ein Aufbau der Spannungsversorgung überhaupt realistisch 
umsetzbar und sinnvoll, oder gibt es hier noch bessere Optionen die ich 
nicht betrachtet habe?
Da in jedem Fall mehrere Converter benötigt werden, sollten diese eher 
parallel oder seriell zu der Eingangsspannung von 20V geschalten werden? 
Ich nehme mal an, dass es keinen Sinn macht die Stromkreise nach der 
Konvertierung wieder zusammen zu führen, sondern diese besser getrennt 
mit der entsprechenden Anzahl an LEDs verbunden werden (bei 5 Konvertern 
z.B. 4 Streifen pro Konverter und einen für sonstige Technik)

Vielen Dank fürs Lesen dieser längeren Frage, über jeden Hinweis zu auch 
nur einem der drei Aspekte bin ich sehr dankbar.

VG und ein schönes Wochenende

von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> In einem rudimentären Testaufbau

Zeige davon Fotos. Und schreibe nicht so lange Romane.

Die Stromaufnahme der LEDs ist pulsierend, nicht linear. Das können die 
meisten Multimeter micht korrekt messen.

Das Netzteil und die Verkabelung muss den maximalen Strom liefern 
können, der im ungünstigsten Fall erwartet wird (256 x 60mA plus 500 mA 
für den ESP).

Kontrolliere die Versorgungsspannung mit einem Oszilloskop. Pulsierend 
instabile Spannung siehst du nicht mit deinem Multimeter.

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> Auch die im verlinkten Beitrag gezeigte Verfärbung konnte ich bei mir
> nicht reproduzieren und kann ich mir nicht erklären, da die einzelnen
> Farben der LED nicht unabhängig voneinander mit Spannung versorgt
> werden, sondern der Chip erstmal nur eine Eingangsspannung für alle
> Farben "bekommt".

Weil die drei Teilfarben eine unterschiedliche Flusspannung und 
unterschiedlich (interne) Vorwiderstände gaben.

Stelle dir vor, rot Leuchtet ab 1,8V, während blau und grün 3,1V 
brauchen. Jetzt lass die Spannung mal auf 3,2V absacken. Dann hast du 
fast nur noch rotes Licht, weil durch die beiden anderen LEDs fast kein 
Strom mehr fließt.

Es gibt ähnliche RGB Leds eines anderen Herstellers, die das automatisch 
ausgleichen, soweit es geht.

Wie viele Einspeisepunkte du brauchst, musst du selbst anhand deiner 
konkreten Streifen und Bedürfnisse ausprobieren.

Siehe dazu http://stefanfrings.de/ws2812/index.html

Ein 60W Netzteil ist jedenfalls unzureichend. Du brauchst rein 
rechnerisch 80W. Dazu kommt aber, dass Schaltnetzteile und auch DC 
Wandler bei maximaler Last einen schlechten Wirkungsgrad haben. 
Chinesische Produkte vertragen die maximale Last normalerweise nur für 
wenige Sekunden, bevor sie durchbrennen.

: Bearbeitet durch User
von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


Lesenswert?

Raphael schrieb:

> WS2812B-LEDs (60 stk/m)
[...]
> 16x16 Matrix -> 256 LEDs, bei 60mA / LED -> 15,36A bei 5V -> ~77W an
> theoretischem Maximalverbrauch (Lastspitzen ausgenommen)
> Da ich nicht direkt vorhabe alle LEDs gleichzeitig unter Vollast laufen
> zu lassen (zumindest zum jetzigen Zeitpunkt) strebe ich eine zur
> Verfügung stehende Leistung zwischen 50W und 60W an.

Was hast du für die Abführung der Abwärme geplant?

Daran wird dein Projekt letztlich scheitern, wenn du dir darüber keine 
Gedanken machst. Mindestens 35..40W wird man nicht "einfach so" los. 
Jedenfall nicht bei einer Matrix mit nur ca. 250cm² Grundfläche.

von Michi S. (mista_s)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> (den Leitungswiderstand ignorierend)

So und jetzt schau Dir Deinen LED-Streifen nochmal genau an:
Wie breit und dick (Standard-Leiterplatten haben 35µm, die Streifen wohl 
eher weniger) sind denn die Leiterbahnen für die Versorgungsspannung 
bzw. welchen Querschnitt sie haben; jetzt stellst Du Dir noch vor, daß 
Du durch diesen Querschnitt mehr als 15A durchprügelst und dann 
überlegst Du Dir nochmal, ob Du den Leitungswiderstand wirklich für 
vernachlässigbar hältst.

Nur mal so als Hinweis: Für Elektroinstallationen sind bei Stromkreisen 
mit 16A Absicherung mindestens 1,5mm² gefordert; bei 35µm Dicke ergäbe 
sich über 4cm Breite.

Dazu noch ein allgemeiner Tip: Wenn Du die Plus- und Minuspol der 
Versorgung von den entgegengesetzten Enden einspeist, dann gleicht 
kriegen zumindest alle LEDs (bei gleicher Farbe und Helligkeit) dieselbe 
Spannung, weil dann an einem Ende nur auf der Plusleitung und am anderen 
nur auf der Minusleitung relevant Spannung abfällt und in der Mitte auf 
beiden Leitungen rund die Hälfte.

Bei einem kompletten 5m Streifen kommst Du aber für stabilen Betrieb um 
Mehrfacheinspeisung kaum herum, außer Du schränkst die Helligkeit 
deutlich ein.


Bei einer Matrix mußt Du aber ohnehin an jeden Zeilenstreifen eine Plus- 
und Minusleitung legen, insofern ist dann naheliegend jede Zeile direkt 
zu versorgen, auch wenn das für nur 16 LEDs noch nicht unbedingt nötig 
ist; besonders übersichtlich wird die Verkabelung dabei, wenn Du auf der 
einen (z.B. linken) Seite eine dicke Plus-Schiene legst und auf der 
anderen dann die Minus-Schiene und von diesen jede Zeile mit einem 
kurzen Drahtstück versorgst. Nur die Datenleitung legst Du 
schlangenförmig von einer Zeile zur nächsten.


Raphael schrieb:
> Ich nehme mal an, dass es keinen Sinn macht
> die Stromkreise nach der
> Konvertierung wieder zusammen zu führen

Na ja, nachdem der Minuspol der Versorgung gleichzeitig auch das 
Bezugspotential (also Masse) für die Datenleitung ist, mußt Du 
sämtliche Minus-Ausgänge Deiner Konverter (und Masse bzw. Minus des 
Controllers) sowieso auf jeden Fall verbinden; ob Du dann die 
Plus-Ausgänge der Konverter überhaupt verbinden darfst, hängt von 
selbigen ab, also besser getrennt lassen.

Zu Deiner Frage, ob mehr oder stärkere Konverter sinnvoller sind, nur 
mal ganz grundsätzlich: Jede Komponente Deines Gesamtkunstwerks kann 
(und wird auf lange Sicht auch irgendwann) ausfallen; daraus folgt, je 
weniger Komponenten umso geringer ist auch das Risiko, daß gerade dann 
eine ausfällt, wenn man irgendwen mir seiner Schöpfung ganz besonders 
beeindrucken will.

von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Michi S. schrieb:
> Nur mal so als Hinweis: Für Elektroinstallationen sind bei Stromkreisen
> mit 16A Absicherung mindestens 1,5mm² gefordert; bei 35µm Dicke ergäbe
> sich über 4cm Breite.

Und bei einer Elektroinstallation wirken sich 2V Spannungsabfall 
wesentlich weniger dramatisch aus, als bei der Lichterkette.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> 1. Wenn nur die 1. LED des Streifen auf Voll-Weiß gesetzt wird, messe
> ich einen Stromfluss von ~45mA, was für mich ausreichend nah an den 60mA
> aus Datenblättern ist (rote LED war nahezu nicht an)

Das passt nicht zusammen. Eine WS2812B enthält keine weiße LED. 
"Voll-Weiß" kannst du also nur erzeugt haben, indem du Rot, Grün und 
Blau gleichzeitig etwa gleich hell hast leuchten lassen. Nur blaues und 
grünes Licht ergäben zusammen cyan und nicht weiß (s. additive 
Farbmischung).

Was für Daten hast du genau zur LED geschickt?
Kann dein Messgerät den Mittelwert von PWM-moduliertem Strom vernünftig 
messen?
Wie hoch ist der Stromfluss, wenn du keine der LEDs leuchten lässt?

: Bearbeitet durch User
von Raphael (k_r)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Das passt nicht zusammen. Eine WS2812B enthält keine weiße LED.
> "Voll-Weiß" kannst du also nur erzeugt haben, indem du Rot, Grün und
> Blau gleichzeitig etwa gleich hell hast leuchten lassen. Nur blaues und
> grünes Licht ergäben zusammen cyan und nicht weiß (s. additive
> Farbmischung).

Abgezielt habe ich mit "Voll-Weiß" auf das, was WLED als neutrales Weiß 
bei voller Helligkeit sieht (siehe Screenshot), ich weiß leider nicht, 
wie ich hier die exakten RGB-Werte auslesen kann.
Dass die Pixel keine dedizierte weiße LED besitzen ist mir bewusst, ich 
konnte jedoch nicht erkenne, zu welchem Grad die einzelnen Farben 
jeweils an waren ("hell")

Rainer W. schrieb:
> Kann dein Messgerät den Mittelwert von PWM-moduliertem Strom vernünftig
> messen?
> Wie hoch ist der Stromfluss, wenn du keine der LEDs leuchten lässt?

Inwieweit mein Multimeter mit PWM-Strom umgehen kann, weiß ich leider 
nicht, in der Vergangenheit hatte ich damit aber keine größeren Probleme 
(abweichende Messwerte o.ä.).
Ich weiß nicht, ob das in diesem Zusammenhang relevant ist, aber 
gemessen habe ich den Strom zwischen dem Ausgang der nativen 5V 
Spannungsquelle und der ersten LED.
Bei ausgeschaltenen LEDs messe ich einen Strom von 35mA, nochmal zum 
Vergleich: 45mA bei eingeschalteter LED

von J. S. (jojos)


Lesenswert?

Bei WLED kann man ein Limit für den Strom einstellen, das hilft auch.

von Raphael (k_r)


Lesenswert?

Ob S. schrieb:
> Raphael schrieb:
>
>> WS2812B-LEDs (60 stk/m)
> [...]
>> 16x16 Matrix -> 256 LEDs, bei 60mA / LED -> 15,36A bei 5V -> ~77W an
>> theoretischem Maximalverbrauch (Lastspitzen ausgenommen)
>> Da ich nicht direkt vorhabe alle LEDs gleichzeitig unter Vollast laufen
>> zu lassen (zumindest zum jetzigen Zeitpunkt) strebe ich eine zur
>> Verfügung stehende Leistung zwischen 50W und 60W an.
>
> Was hast du für die Abführung der Abwärme geplant?
>
> Daran wird dein Projekt letztlich scheitern, wenn du dir darüber keine
> Gedanken machst. Mindestens 35..40W wird man nicht "einfach so" los.
> Jedenfall nicht bei einer Matrix mit nur ca. 250cm² Grundfläche.

Darüber habe ich mir bisher zugegebenermaßen keine expliziten Gedanken 
gemacht.
Vorstellen könnte ich mir das Aufkleben der LED-Streifen auf eine 
wärmeleitende(Metall)Platte, weiß aber nicht, wie gut das wegen der 
Klebestreifen klappt (Isolatoren).
Reicht es hier für einen konstanten Luftaustausch direkt über / um die 
LEDs zu sorgen, oder ist hier mir notwendig? (Mein Plan ist nicht 
dauerhaft die 60W zu verballern sondern das wenn überhaupt, dann 
kurzzeitig)

von Raphael (k_r)


Lesenswert?

J. S. schrieb:
> Bei WLED kann man ein Limit für den Strom einstellen, das hilft auch.

Das habe ich gesehen, am Ende möchte ich auf dem Controller aber eigenen 
Code ausführen können und mich nicht nur an WLED halten
(einen ähnlichen Limiter stelle ich mir aber auch vor um im Rahmen von 
max. 60W zu bleiben und nicht die rechnerischen ~77W)

von Raphael (k_r)


Lesenswert?

Monk schrieb:
> Ein 60W Netzteil ist jedenfalls unzureichend. Du brauchst rein
> rechnerisch 80W. Dazu kommt aber, dass Schaltnetzteile und auch DC
> Wandler bei maximaler Last einen schlechten Wirkungsgrad haben.
> Chinesische Produkte vertragen die maximale Last normalerweise nur für
> wenige Sekunden, bevor sie durchbrennen.

Ich strebe keine Dauerhafte Last von 60W an, in der Regel werde ich 
deutlich darunter bleiben.
Die rechnerischen 77W (60mA  256  5V) stellen den Extremfall dar, wenn 
ich diesen und Verwandtes ausschließe (sei es durch bewusste 
Ansteuerung, SW-Limit oder Sicherung), dann sollte die Matrix im 
Durchschnitt rechnerisch nicht viel mehr als 23W ((60mA * 2/3) * (256 * 
2/3) * 5V, entspricht 2/3 Helligkeit bei 2/3 der LEDs) ziehen, was ich 
zu Gunsten der (zumindest gedacht) geringeren Anforderungen gerne 
akzeptieren

Monk schrieb:
> Es gibt ähnliche RGB Leds eines anderen Herstellers, die das automatisch
> ausgleichen, soweit es geht.

Soetwas würdest du also in meinem Fall vermuten?

von Raphael (k_r)


Lesenswert?

Michi S. schrieb:
> Bei einer Matrix mußt Du aber ohnehin an jeden Zeilenstreifen eine Plus-
> und Minusleitung legen, insofern ist dann naheliegend jede Zeile direkt
> zu versorgen, auch wenn das für nur 16 LEDs noch nicht unbedingt nötig
> ist; besonders übersichtlich wird die Verkabelung dabei, wenn Du auf der
> einen (z.B. linken) Seite eine dicke Plus-Schiene legst und auf der
> anderen dann die Minus-Schiene und von diesen jede Zeile mit einem
> kurzen Drahtstück versorgst. Nur die Datenleitung legst Du
> schlangenförmig von einer Zeile zur nächsten.

So in etwa hatte ich das geplant.

Michi S. schrieb:
> So und jetzt schau Dir Deinen LED-Streifen nochmal genau an:
> Wie breit und dick (Standard-Leiterplatten haben 35µm, die Streifen wohl
> eher weniger) sind denn die Leiterbahnen für die Versorgungsspannung
> bzw. welchen Querschnitt sie haben; jetzt stellst Du Dir noch vor, daß
> Du durch diesen Querschnitt mehr als 15A durchprügelst und dann
> überlegst Du Dir nochmal, ob Du den Leitungswiderstand wirklich für
> vernachlässigbar hältst.

Dass der Leitungswiderstand im vollen Streifen nicht mehr 
vernachlässigbar klein ist, ist mir bekannt, auf einer Länge von wenigen 
(<10) LEDs und reduzierter Helligkeit hätte ich aber erwartet, dass das 
eine akzeptable Annäherung ist

von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> Die rechnerischen 77W (60mA  256  5V) stellen den Extremfall dar

Du hast nicht verstanden, was ich meinte. Stelle dir vor, alle LEDs 
pulsieren mit 10% der maximalen Helligkeit. Dann nehmen sie 10% der Zeit 
den maximalen Strom auf und 90% der Zeit (fast) keinen Strom. Wenn das 
alle LEDs zeitgleich machen, dann hast du Impulse mit 77 Watt. Diese 
muss das Netzteil liefern können.

Ich würde nicht einfach darauf hoffen, dass das 60W Netzteil kurze 77W 
Impulse liefern kann. Wenn da 60W drauf steht, ist das bereits das 
absolute Maximum!

Ich würde auch nicht auf das Glück bauen, dass die LEDs nicht alle genau 
genau Taktsynchron flackern. Solche Schaltungen funktionieren meistens 
aber nicht immer. Sie fallen irgendwann im unpassendsten Moment aus und 
dann sind alle ratlos weil "hat bisher immer funktioniert". So ein 
Scheiß wird und schon genug im Internet und in Baumärkten angedreht. 
Etwas mühsam selbst gebautes sollte besser sein.

Vor allem vor dem Hintergrund, dass das 60W Netzteil eh schon fragwürdig 
ist. Ich würde dafür ein 120W Netzteil nehmen (oder mehrere kleine).

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
>> Es gibt ähnliche RGB Leds eines anderen Herstellers, die das automatisch
>> ausgleichen, soweit es geht.

> Soetwas würdest du also in meinem Fall vermuten?

Wenn der Händler WS2812B anbietet sollte man davon ausgehen, dass es 
WS2812B sind.

Die besseren heißen SK6812. Sie haben aber ein geringfügig anderes 
Timing im Steuersignal, eignen sich daher nicht überall als 1:1 Ersatz.

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

von Frank K. (fchk)


Lesenswert?

Raphael schrieb:
> 3. Um die Matrix möglichst einfach und kompakt zu halten habe ich
> überlegt die Stromversorgung über ein USB-C Netzteil zu realisieren.
> 60W-Netzteile sind mit USB-PD oder ähnlichen Protokollen inzwischen gut,
> günstig und kompakt verfügbar und würden ein einfaches Interface bieten.
> Für USB-PD speziell gibt es Trigger-Boards, die die "Verhandlung" mit
> einem kompatiblen Netzteil übernehmen und mir, für eine Ausgangsleistung
>>= 45W eine Spannung von 20V mit entsprechender Stromstärke (in meinem
> Fall ~60W/20V=3A) liefern.

Das ist Unsinn. Es gibt passendene Netzteile, die Dir gleich stabile 5V 
liefern, und zwar mit der benötigten Leistung. Schau her:

https://www.reichelt.de/schaltnetzteil-geschlossen-90-w-5-v-18-a-mw-lrs-100-5-p202973.html?&trstct=pol_15&nbc=1

Da bekommst Du 90W bzw 18A bei 5V raus. Da schließt Du dann Deine 
LED-Strings an, mit einem ordentlichen Querschnitt von 1.5mm² oder 
2.5mm² je nach Anzahl der LEDs, und dann passt das.

Wenn 90W nicht reichen: da gibts auch größeres Reichelt hat 5V-Netzteile 
mit bis zu 240A. Da brauchst Du dann aber schon ordentlich Kupfer für.

Zur Kühlung: ein Aluprofil oder eine Aluplatte als Träger hilft die 
Lebensdauer zu verlängern. Wärme mögen LEDs nicht.

fchk

Beitrag #7726651 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


Lesenswert?

Raphael schrieb:

> Vorstellen könnte ich mir das Aufkleben der LED-Streifen auf eine
> wärmeleitende(Metall)Platte, weiß aber nicht, wie gut das wegen der
> Klebestreifen klappt (Isolatoren).

Naja, die thermische Kontaktierung geht halt nicht anders, muss man also 
gezwungenermassen so machen.

Aber: Deine "wärmeleitende Metallplatte" nutzt alleine noch gar nichts. 
Denn auch die ihrerseits muß die Wärme wieder loswerden, sonst heizt sie 
sich nur (dank der geringen Wärmekapazität von Metallen sogar recht 
schnell) selber auf und das war's.

> Reicht es hier für einen konstanten Luftaustausch direkt über / um die
> LEDs zu sorgen, oder ist hier mir notwendig?

Mehr. Bei der genannten Packungsdichte ist ein zuverlässiger 
Dauerbetrieb der WS2812B nur bis ca. 1/2 der Maximal-Helligkeit möglich.

Wenn dir das reicht, dann sei es so.

Bedenke aber: Limitierst du die Kanäle auf 1/2, reduzierst du die Zahl 
der darstellbaren Farben auf 1/8.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.