LED Matrix dimmen

[jan1983]

Hallo,

ich spiele mit dem Gedanken unser Wohnzimmer (Neubau) mit der LED Matrix zu beleuchten. 12V Kreis für die Beleuchtung wäre noch das kleinste Problem.
Hier nun zur Frage: gibt es eine Möglichkeit die Matrix über einen Dimmer aus einem Standart Schalterprogramm zu dimmen?
Gibt es Schaltungen um z.B. einen Phasenan- / abschnittdimmer zu verwenden?
Oder kann ich die Matrix nur über ein separates PWM- Modul dimmen?
Die Dimmbarkeit ist das einzige was mich im Moment noch abhält...

Gruß Jan

[strenter]

Hallo Jan, Herzlich Willkommen im Forum!

Das Einzige was Du im Prinzip finden mußt ist ein 12V-Netzteil dessen Ausgangsspannung mittels Dimmer eingestellt werden kann. Im Prinzip geht ein Trafo mit Gleichrichtung und Kondensatorsiebung falls der Dimmer für induktive Lasten geeignet ist. Normale Schaltnetzteile halten die 12V Ausgangsspannung oft bis unter 100V Versorgungsspannung konstant, sind also nicht geeignet. Es soll aber auch Schaltnetzteile geben, die auf Phasenanschnitt reagieren.

Dem gegenüber steht allerdings, dass LEDs eher strombestimmte Bauteile sind, also durch unterschiedliche Versorgungsspannung nur schwer eingestellt werden können. Deshalb schaltet man ja üblicherweise per PWM-Dimmer den Strom schnell ein und wieder aus, sodass sich auf diesem Wege eine Dimmung ergibt. Je nach der Anzahl der zu verbauenden Module könnte man allerdings auch eine oder mehrere auf Dimmer reagierende Netz-KSQ verwenden. Allerdings ist dies somit nur für eine kleine Anzahl von Matrixmodulen praktikabel, da hinter einer KSQ die Module üblicherweise nur in Reihe betrieben werden und somit je nach maximaler Ausgangsspannung nur wenige Module betrieben werden können. Hier könnte man aber auch über eine Parallelschaltung von Modulen nach einer KSQ nachdenken, da die Module ja Widerstände haben.

[jan1983]

Hallo Strenter,

danke erstmal für die schnelle Antwort. Wenn ich Dich richtig verstanden habe, kann ich also im 230V Kreis eine geeignete KSQ direkt per Dimmer ansteuern?
Zur Auslegung der KSQ: Wenn ich weiß wie viele Matrixen angesteuert werden sollen, muss die KSQ für den Strom dieser Module ausgelegt sein?
Ob ich die Module in Reihe oder parallel schalte ist doch eigentlich egal, da die Matrixen untereinander doch eh parallel verschaltet sind oder?

Gruß Jan

[Borax]

Ob ich die Module in Reihe oder parallel schalte ist doch eigentlich egal, da die Matrixen untereinander doch eh parallel verschaltet sind oder?

Nein. Ganz so einfach kann man das nicht sagen. Eine 9 LED Matrix hat ja (angeblich - hat das mal jemand nachgemessen?) bei 200mA 12V. Wenn Du jetzt eine 1A KSQ verwenden würdest, dann MUSST Du 5 Matrix-Module parallel daran anschließen, weil nur dann 1A (5 x 200mA) fließen würden. Wenn Du nur 4 parallel schalten würdest, sogt die KSQ dafür dass eben 1A durch die 4 Module fließen (und stellt hierzu die Spannung auf ca. 16V hoch). Das würde die Module vmtl. recht schnell zerstören. Wenn Du dagegen 6 parallel schalten würdest, dann leuchten die eben schwächer. Du könntest allerdings 10 Module anschließen: Je 5 parallel und von diesen '5'er' Parallelschaltungen 2 in Serie.
Typische LED-Treiber (230V KSQs) haben aber eher 350mA oder 700mA. Dieser hier z.B: http://www.conrad.at/ce/de/product/1549 ... -350700-MA
Ich würde hier je zwei LED-Matrix Module parallel anschließen (sie werden dann zwar mit nur 350mA anstatt 400mA betrieben - aber das kann man IMHO verschmerzen) und von diesen 'Parallelschaltungen 2 in Serie (also insgesamt pro KSQ 4 LED-Matrix Module). Wie gut es mit dem Dimmen klappt, weiß ich aber auch nicht. Wirklich gut wird es wohl erst damit:
http://www.national.com/analog/led/triac_dimming
Aber da gibt es wohl noch keine kommerziell erhältlichen Geräte damit...

[Achim H]

Wenn ich Dich richtig verstanden habe, kann ich also im 230V Kreis eine geeignete KSQ direkt per Dimmer ansteuern?

Nein.
Die Matrix braucht keine Konstantstromquelle. Der Strom durch die Leds wird mithilfe von Widerständen (befinden sich bereits auf den Platinen) eingestellt.
Ein Schaltnetzteil kann man nicht dimmen, einen herkömmlichen Transformator (so einen mit Eisenkern (EI, Spaltband, Ringkern, usw.)) hingegen schon. Die Ausgangsspannung muss aber gleichgerichtet und stabilisiert werden (darf keinen Festspannungsregler enthalten). Das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung bleibt gleich. Die gedimmte Primärspannung bewirkt dann eine ebenfalls herab gesetzte Spannung am Ausgang des Transformator (sekundär).

Du brauchst nur einen Transformator 230V AC auf 9,5V AC.

Nach dem Brückengleichrichter erhältst Du dann
9,5V AC x 1,414 - 1,4V = 12,033V DC

Halbe Eingangsspannung (115V) bewirkt halbe Ausgangsspannung (4,75V)
Nach dem Gleichrichter wären das dann nur noch
4,75V AC x 1,414 - 1,4V = 5,3165V DC

Da die stromeinstellenden Widerstände auf den Matritzen fest verbaut sind, bewirkt eine herab gesetzte Eingangsspannung einen herab gesetzten Strom durch die Leds.

[Borax]

Halbe Eingangsspannung (115V) bewirkt halbe Ausgangsspannung (4,75V)
Nach dem Gleichrichter wären das dann nur noch
4,75V AC x 1,414 - 1,4V = 5,3165V DC

Aber da leuchtet schon nichts mehr.

[Achim H]

Sehr wahrscheinlich nicht mehr. Aber das ist doch der Sinn der Sache. Dimmen zwischen dunkel bis hell.

Laut Datenblatt beträgt die Vorwärtsspannung einer Led bei 10mA noch 2,7V.
2,7V x 3 Leds = 8,1V + Vorwiderstand.
Bei 10mA werden die Leds aber noch leuchten und nicht aus sein, also muss die Spannung noch etwas weniger sein.

[jan1983]

Ich bin bis jetzt davon ausgegangen, dass die Matrizen nicht über die Spannung gedimmt werden können (da sie sonst evtl. die Lichtfarbe verändern?). Ich muss also "nur" eine möglichkeit finden eine einstellbare Spannung an die Matrizen zu legen?

Gruß Jan

[Borax]

Eigentlich ja. Wobei der Regelbereich sich wohl auf ca. 7.5V bis 12V beschränken wird (unterhalb von 7.5V dürfte nichts mehr leuchten). Die Regelung ist aber alles andere als linear. Wenn 7.5V = 1% Leuchtstärke ist und 12V=100% dann ist beim Mittelwert von knapp 10V nicht die Hälfte der Leuchtstärke erreicht sondern vmtl. nur 25%. Wenn Du jetzt einen Regler hast, der eben von 0 bis 12V geht dann ist auf der Hälfte des Regelweges alles aus und bei 75% aufgedreht, leuchten die LEDs mit ca. 25% Leuchtstärke. PWM oder Stromregelung ist dagegen relativ 'sauber': 50% 'aufgedreht' ist auch 50% Leuchtstärke. Wobei das Auge auch noch ein nicht lineares Helligkeitsempfinden hat.
Die Lichtfarbe ändert sich in der Tat auch, aber das fällt meist nicht weiter auf, außer es sind gedimmte und ungedimmte direkt nebeneinander.

[Achim H]

@ jan1983
Bei Strömen zwischen 10 und 80mA beträgt die Farbverschiebung max. 0,003 vom Wert in X- und in Y-Richtung. Jede Led auf der Matrix wird mit max. 200mA / 3 = 66,6mA betrieben. Das heißt, die Farbverschiebung aufgrund verschieden hoher Ströme durch die Leds ist noch etwas geringer.

farbverschieb.png

@ Borax
PWM oder ähnliche Techniken haben wir aber nicht, wenn mit einem handelsüblichen Dimmer (so einer für Glühobst) gedimmt werden soll.

Die Frage aus dem Eingangsthread:

gibt es eine Möglichkeit die Matrix über einen Dimmer aus einem Standart Schalterprogramm zu dimmen?
Gibt es Schaltungen um z.B. einen Phasenan- / abschnittdimmer zu verwenden?

[CRI 93+ / Ra 93+]

Man könnte natürlich eine getaktete Buck-Boost-KSQ oder wenn man mit der Trafospannung auch bei 100% unter 7V bleibt nur eine Boost-KSQ nehmen und die via Spannung steuern. (ein Spannungsabhängiges PWM-Signal wäre zu erzeugen)

[Achim H]

Die einfachste Methode ist ein 12V Netz- oder Schaltnetzteil mit nachgeschaltetem Funk-Dimmer.

Ein gutes 12V Schaltnetzteil bekommst Du hier (oder auch anderswo).
Einen Funk-Dimmer (PWM, 9-24V, max. 8A) bekommt man schon ab 5,67 EUR (zzgl. Versandkosten).

[Borax]

PWM oder ähnliche Techniken haben wir aber nicht, wenn mit einem handelsüblichen Dimmer (so einer für Glühobst) gedimmt werden soll. Die Frage aus dem Eingangsthread...

Ist mir schon klar. Aber die Conrad-KSQ ist ja angeblich mit einem Phasenabschnitt-Dimmer kompatibel. Also muss diese KSQ die halben Phasen irgendwie 'interpretieren'. Ob das auf eine Stromregelung oder PWM oder was auch immer raus läuft, wissen wir natürlich nicht, daher habe ich ja auch geschrieben, dass ich das Dimm-Ergebnis nicht einschätzen kann:

Wie gut es mit dem Dimmen klappt, weiß ich aber auch nicht.

Möglicherweise klappt es genauso schlecht wie mit einem herkömmlichen Transformator + Gleichrichter, vielleicht aber auch besser.