WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Schaltungen, Widerstände, Spannung, Strom, ...

Moderator: T.Hoffmann

WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Sa, 24.02.18, 00:48 (0 Bewertungen, 30 Sterne)

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Hi,

bin z. Z. dabei einen WS2812b LED Streifen für ein DIY Ambilight zu nutzen. Habe noch nicht alle Teile bestellt, da ich vor ein paar Fragen stehe:

1. Laut Datenblatt verbraucht eine der LEDs 60 mA
2. Bei 150 LEDs hinter dem Monitor komme ich auf 9000 mA bzw. 9A

Nun habe ich gelesen, das man um sicher zu gehen immer die doppelte Menge Ampere einrechnen sollte. Das wären im meinem Fall 18A bei 100% Helligkeit der LEDs und weißer Farbe (255 Wert).

Die Netzteile die ich bisher gefunden habe (5V, 20A) sind wirklich riesig und sollen nach Aussagen von Usern auch nicht sonderlich leise sein. Dachte ich kann das ganze mit einem normalen Netzteil betreiben wie man es auch von externen Festplatten oder Monitoren kennt.

Andererseits habe ich gelesen das es möglich sein soll, den Strom über das Netzteil eines PCs abzugreifen. Ich nutze hier im PC ein 530W Netzteil und verbrauche überschlagen ungefähr 500W. Will mir aber nicht das Netzteil schrotten.

Jemand ne Anregung wie ich das ganze angehen kann? Am besten wäre ich könnte ein Netzteil und die Komponenten (Arduino Nano, Kabel, Widerstände, Breadboard, ...) die noch dazu kommen mit in den PC verlegen.
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Sa, 24.02.18, 02:52 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Eine weitere Frage ist aufgekommen: gemäß dem Fall ich brauche ca. 9 Ampere, ist es wichtig wie dick das Kabel ist, mit dem ich die LED Strips (alle 4 Seiten) verbinde? Die bereits angebrachten Kabel am Strip scheinen meiner Meinung nach ziemlich dünn in angesichts der Ampere die da durchlaufen könnten.
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Sa, 24.02.18, 08:17 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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2. Bei 150 LEDs hinter dem Monitor komme ich auf 9000 mA bzw. 9A

An eine 5V Betriebsspannung angelegt wären das 5V x 9A = 45W.

Ich glaube aber nicht, dass Du die 150 Leds komplett benötigen wirst.
Wie breit und hoch ist Dein Monitor?
Mit einer geringeren Anzahl Leds ist auch der Strom und somit die Leistung geringer.

Nun habe ich gelesen, das man um sicher zu gehen immer die doppelte Menge Ampere einrechnen sollte. Das wären im meinem Fall 18A bei 100% Helligkeit der LEDs und weißer Farbe (255 Wert).

Etwas Reserve ist nie verkehrt, aber 50% mehr brauchst Du nicht. 10-20% mehr reichen auch.
Beim Einkaufen des Netzgerätes nimmst Du das nächst größere, aber erhältliche Netzgerät.

Die Netzteile die ich bisher gefunden habe (5V, 20A) sind wirklich riesig und sollen nach Aussagen von Usern auch nicht sonderlich leise sein. Dachte ich kann das ganze mit einem normalen Netzteil betreiben wie man es auch von externen Festplatten oder Monitoren kennt.

Ein 5V/20A = 100W Netzgerät brauchst Du nicht.
Ist die Leistung geringer, ist auch das Netzgerät kleiner.

Zum Beispiel:
Link zu Elpro: Meanwell IRM-60-5ST (5V/10A = max. 50W; LxBxH: 109x52x33,5mm)*.

* alle Preise @ Elpro sind Netto, zuzüglich Versandkosten, zuzüglich 19% Mehrwertsteuer.

Andererseits habe ich gelesen das es möglich sein soll, den Strom über das Netzteil eines PCs abzugreifen. Ich nutze hier im PC ein 530W Netzteil und verbrauche überschlagen ungefähr 500W. Will mir aber nicht das Netzteil schrotten.

530W - 500W = 30W.
Da Du aber nicht weißt, welche der Ausgangsspannungen des PC-Netzgerätes die 30W noch übrig hat, bringt Dir das gar nichts.
30W wären auch zu wenig, wenn die angehängte zusätzliche Last 45W oder mehr beträgt.

Das PC-Netzgerät sollte wirklich nur für den PC verwendet werden.

Ein kleines externes Netzgerät lässt sich finden und könnte zur Not auch im Stahlblechgehäuse des PC eingebaut werden.
Ob die Kühlung des PC dann noch ausreicht, weiß ich nicht. Das zusätzliche Netzgerät produziert auch Wärme.

Eine weitere Frage ist aufgekommen: gemäß dem Fall ich brauche ca. 9 Ampere, ist es wichtig wie dick das Kabel ist, mit dem ich die LED Strips (alle 4 Seiten) verbinde?

Der Leiterquerschnitt ist von 3 Faktoren abhängig.
1. vom Strom, der über den Leiter transportiert werden muss.
2. Von der Strecke, die damit überbrückt werden muss.
3. vom maximalen Spannungsabfall innerhalb des Leiter.

Aufgrund der niedrigen Spannung (nur 5V) ist der Strom entsprechend hoch. Die Leiterbahnen auf der Flexleiste können maximal 5A transportieren. Du kommst somit nicht drumrum, ein Kabel parallel zur Leiste zu verlegen. Das zusätzliche Kabel vergrößert den Leiterquerschnitt und erlaubt Dir dann auch größere Ströme zu transportieren. Die Flexleisten werden alle paar Meter daran angeschlossen (je häufiger, desto besser).

Ein WS2812 würde auch noch funktionieren, wenn nur noch 4V aus dem Kabel heraus kommen würde. Aber 1V Spannungsabfall bedeutet auch 1V x 9A = 9W, die über das Kabel in Wärme umgewandelt werden. Diese Wärme muss von den Umgebungsluft ausgestauscht werden.
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Achim H
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Sa, 24.02.18, 21:41 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Danke für deine ausführliche Antwort. Mittlerweile denke ich bin ich gedanklich etwas weiter. Habe in einem anderen Forum den Tipp bekommen, den Streifen von beiden Seiten mit Strom zu versorgen. Das hätte den Vorteil, das ich die 9 Amper (Worst Case) nicht nur in eine Richtung schicke.

Bild

Nun ist die Frage: wenn ich nur ein Netzteil habe, wie beispielsweise das von dir gelinkte, den Strom aber dennoch von beiden Seite schicke, halbiert sich dann die Amperzahl an den LEDs an denen der Strom vom Netzteil anliegt. Der Grund warum mir das wichtig ist ist einerseits, das ich 22 AWG Kabel für die Eckverbindung nutzen kann, die die Ampere ertragen können, andererseits keine Lötarbeit habe da ich diese Klemmen benutzen will:

https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1Jvl1Xx285uJjSZFGq6xDmpXaO.jpg

Diese Klemmen halten max. 5A aus.

Wenn sich die Ampere über beide Seiten nicht halbiert, werde ich wohl oder übel zwei Netzeile nutzen müssen, die jeweils um die 6A liefern. Komischerweise hat das von dir verlinkte Netzteil die Aufschrift 24V auf dem Gehäuse.
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am So, 25.02.18, 13:16 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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andererseits keine Lötarbeit habe

Kann ich nicht empfehlen. Diese Klemmen haben auch bei 'schwachen' Stripes schon oft Kontaktprobleme. Und bei dem Strom führen Kontaktprobleme ganz schnell zu Kontaktabbrand. => Wenn Du es kannst, ist löten die wesentlich bessere Methode. Zweiseitig einspeisen ist aber auf alle Fälle richtig.
Komischerweise hat das von dir verlinkte Netzteil die Aufschrift 24V auf dem Gehäuse.

Ist halt nur ein Beispielfoto für die ganze Netzteilserie.
Borax
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am So, 25.02.18, 14:15 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Nun ist die Frage: wenn ich nur ein Netzteil habe, wie beispielsweise das von dir gelinkte, den Strom aber dennoch von beiden Seite schicke, halbiert sich dann die Amperzahl an den LEDs an denen der Strom vom Netzteil anliegt.

Ja. Da der Strom in beide Richtungen fließen kann, halbiert sich die Balastung auf jeder Seite.
Manchmal kann es auch hilfreich sein, eine 3-Punkt oder 4-Punkt Einspeisung zu machen. Entsprechend würde der Strom an jedem Punkt der Einspeisung noch geringer sein. In Summe aber immer noch so hoch, wie bei einer einseitigen Einspeisung.

Ohne jetzt eine neues Bild zu zeichnen:
Wenn das Netzgerät rückseitig in der Mitte montiert würde, könnte die Spannung über kurze Kabel nach oben und nach unten geleitet werden. Oben und unten kann der Strom dann jeweils nach links und nach rechts fließen. Das wäre dann 4 Einspeisungen. Da Dein Monitor aber keine 2m Bildschirmdiagonale hat, reicht auch eine 2-seitige Einspeisung, also nur unten oder nur oben.

Die beiden Enden der Led-Leiste darfst Du übrigens miteinander verbinden, sodass ein Ringsystem entsteht. Ob die Spannung unten in der Mitte oder in einer Ecke eingespeist wird, ist dann egal. Die Entfernung bis zur entferntesten Led ist immer gleich groß. Nur die digitalen Ein- und Ausgänge müssen fortlaufend bleiben und dürfen nicht (Anfang + Ende) verbunden werden.
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am So, 25.02.18, 18:18 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Danke für eure Antworten! Das mit dem Ring war mir nicht ganz klar, dachte ich muss auch für die 5V Belegung einen Bereich für die Einspeisung freihalten. Habe jetzt mal alle Teile geordered, auch die Klemmen, da ich mir das Löten einfach nicht zutraue. Ich berichte wenn der Aufbau stattfindet! (falls gewünscht)
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am So, 25.02.18, 19:51 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Das mit dem Ring war mir nicht ganz klar, dachte ich muss auch für die 5V Belegung einen Bereich für die Einspeisung freihalten.

Um die Spannung einspeisen zu können, brauchst Du auch Kabel an der Led-Leiste: mindestens 1x Plus, 1x Minus.

Bei einem Ringsystem (zum Beispiel das Bild von der Rückseite Deines Monitor) würden beide Plus-Kabel und beide Minus-Kabel von beiden Enden der Flexleiste an nur einem Netzgerät angeschlossen werden (Plus an Plus, Minus an Minus).
Alternativ könnte man auch zuerst beide Enden der Flexleiste miteinander verbinden (Plus an Plus, Minus an Minus) und die Kabel zum Netzgerät irgendwo an Plus und irgendwo an Minus anschließen. Die Kabel müssen auch nicht auf gleicher Höhe oder direkt nebeneinander angelötet werden. Wichtig ist nur, das jeweils 1 Kabel für Plus und 1 Kabel für Minus angeschlossen werden.

Du kannst auch mehrere Kabel anschließen (mehrfache Einspeisung siehe ein paar Post höher). Damit würde die Belastung für jeder Kabel geringer werden, weil über jedes Kabel ein kleinerer Strom transportiert werden muss. Und für einen geringeren Strom reicht auch ein geringerer Leiterquerschnitt.

Nur als Beispiel:
statt 1 Kabel mit 6mm² könnte man auch
2 Kabel mit 4mm²
3 Kabel mit 2,5mm²
4 Kabel mit 1,5mm²
6 Kabel mit 1mm²
8 Kabel mit 0,75mm²
12 Kabel mit 0,5mm²
24 Kabel mit 0,25mm²
usw.
verwenden.

In Summe ist der Leiterquerschnitt aller Kabel immer mindestens so groß wie bei einem richtig fetten Kabel.
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Mo, 26.02.18, 02:30 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Nochmal danke für eure Hilfe! Hab das ganze jetzt nochmal in eine Konstruktion gebracht:

https://i.imgur.com/ms1Tmst.png

Den Strip oben lass ich natürlich ohne Abstand, schneide aber die 5V durch und überklebe die Kontakte dann mit Isoliertape.

Freu mich auf eure Meinung. Hoffe ich hab nichts übersehen.
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Mo, 26.02.18, 08:34 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Betrifft die Zeichnung:
Was besagen die Pfeile auf den Flexleisten?
Falls damit die Richtung angegeben wird, dann müssen alle Pfeile in die gleiche Richtung zeigen.

Im Bereich der Spannungseinspeisung sollten Plus und Minus an beiden Enden angeschlossen werden, nicht nur Plus alleine.
Zwischen allen Teilstücken aller Ledstripes sollten alle Kontakte miteinander verbunden werden. Also auch Plus (oben Mitte).

Die digitalen Ein- und Ausgänge:
Din der 1. Led ist der Eingang.
Dout der 1. Led an Din der 2. Led.
usw.
Dout der letzten Led bleibt offen.
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Mo, 26.02.18, 15:28 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Habs nochmal angepasst! Danke! Hattest recht, hab die Pfeile ausversehen nicht beachtet:

https://i.imgur.com/wkbNMrn.png
kaykasus
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 19:37 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Hallo
Ich würde meine LED's auch gerne mit 2 Netzteilen betreiben, habe aber eine Verständnis frage.
Das DIDO an beiden stripes zusammen verbunden werden muss ist klar aber wieso auch GND? Bitte nicht schlagen bin echt ein noob auf dem Gebiet :)
Elektronoob
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 19:47 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Die Ausgangsspannung an einem Netzgerät sind die Anschlüsse: Plus (+) und Minus (-). Minus wird manchmal auch Ground (abgekürzt: GND) bezeichnet.

Die Daten zu und von einem WS28xx-Chip (oder Produkt mit diesen Bauteilen) erfolgt über die Anschlüsse: DI (Data Input) und DO (Data Output). DO des letzten Bauteiles in der Reihe wird nirgendwo angeschlossen.
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 20:08 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Danke für die Antwort
Soweit habe ich das verstanden aber wenn ich die stripes wie oben auf dem Bild trenne und jewals mit einem eigenen Netzteil betreibe, wieso muss zusätzlich zum Datapin auch noch beide stripes mit GND verbinden.
Elektronoob
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 20:37 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Wenn Du einen Strip durchschneidest, werden daraus 2 Produkte. Wenn Du mehrmalig schneidest, auch mehr als 2 Produkte.
Damit ein Produkt funktionieren kann, müssen Plus und Minus (GND) an Plus und Minus des Netzgerätes angeschlossen werden (Plus an Plus, Minus an Minus).
Bei 2 oder mehr Produkten müssen Plus und alle MInus von allen Produkten an das Netzgerät angeschlossen werden.
Bei 2 oder mehr Netzgeräten müssen alle GNDs miteinander verbunden werden.
Wenn beide Netzgeräte die gleiche Spannung liefern, werden auch diese Kontakte miteinander verbunden.

Minus (GND) ist ein Potential (Bezugspunkt), sowohl für die Spannung als auch für die Daten.
Plus des Netzgeräte ist ebenfalls ein Potential und sollte daher ebenfalls miteinander verbunden werden.

Gleiche Potentiale werden miteinander verbunden --> wo Du das machst (direkt am Netzgerät oder erst an der Leiste) ist egal:
+5V an +5V;
Minus an Minus.

Ungleiche Potentiale dürfen nicht miteinander verbunden werden:
Zum Beispiel:
+5V an +12V,
Plus an Minus.

Die Leiterbahnen für Plus und Minus sind auf den Strips durchgehend (vom Anfang bis zu dessen Ende) angebracht.
Logischerweise brauchen die Netzgeräte untereinander nicht mehr miteinander verbunden werden.
Wird die Leiste aber durchgeschnitten, müssen Plus und Minus von Leiste 1 auch wieder an Plus und Minus von Leiste 2 angeschlossen werden.
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 21:17 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Ich glaube ich drücke mich zu undeutlich aus :)
Das ist mir ebenfalls alles bewusst. ABER: auf dem Bild von Kaykasus in post 4 sind die stripes am oberen Bildschirmrand getrennt, unten am stripe Sind 5v DI und GND angeschlossen (DI nur bei einem stripe), jeder der stripes ist mit einem eigenem psu verbunden. Soweit würde es doch schon leuchten jedoch nur 1 der stripes würde sich steuern lassen da DI ja nur an 1 stripe verbunden ist. Also werden jetzt im oberen Bereich beide Stripes verbunden ( DO mit DI) und jetzt müssten sich doch beide stripes steuern lassen.
Meine eigentliche Frage ist: wieso ist auf dem Bild in Post 4 noch zusätzlich zu den datapins die stripes mit GND verbunden. Jeder der stripes ist doch schon unten am psu mit GND verbunden.
Ich hoffe es ist jetzt verständlich was ich meine.
Elektronoob
 
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Re: WS2812b LED Strip - welche Stromquelle?

Beitrag am Fr, 13.04.18, 21:35 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Die Spannung fließt immer von Plus nach Minus.
Der Datenausgang (DO) liefert ebenfalls eine Spannung (Spannungsimpulse mit unterschiedlichem Puls-Pausen-Verhältnis). Wenn GND von Leiste 1 nicht mit GND von Leiste 2 verbunden wurde, erkennt DI von Leiste 2 die Information nicht. Es fehlt der gleiche Bezugspunkt. Das Potential ist GND.
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