Kann man Schaltungen für RGB-LEDs modular aufbauen ?

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Hi zusammen,

ich möchte zwar irgendwann auch mal eine fertige Beleuchtung haben, aber mich interessiert die Technik hintendran mindestens genauso. Außerdem will ich mit verschiedenen LED-Typen experimentieren, weil mir noch nicht klar ist, welche Sorte für meinen Zweck am besten geeignet ist (siehe Thread im Anfängerforum). In Sachen Elektronik hab ich so gut wie keine Erfahrung, daher bitte net lachen, wenn ich jetzt gleich was völlig abstruses frag

Ich bin schon mal so weit, dass ich mit einem Mikrocontroller - die Wahl ist auf PIC gefallen - die PWM erzeugen will. Manche LED-Typen kann man dann sogar direkt anschließen, aber für High-Power ist das wohl eher nichts. Wenn ich das recht verstanden habe, kommen da Transistoren zum Einsatz, die quasi die Funktion eines nicht mechanischen Relais übernehmen : Ein kleiner Steuerstrom schaltet einen größeren.

Meine Idee ist jetzt, nicht für jeden LED-Typ die komplette Schaltung umzubauen, sondern eine Mikrocontrollereinheit zu bauen, die PWM liefert und das über einen Steckverbinder abgreifbar macht. Für die verschiedenen LED-Typen möchte ich dann separate Platinen bauen, die an der PWM angesteckt werden, mit den jeweils passenden Vorwiderständen und Transistoren (oder kann man einen Transistortyp für alle LED-Typen verwenden, dann wandert das halt mit auf die Controllerplatine ?)

Geht sowas überhaupt ? Oder ist das Quatsch und man lötet lieber für jeden LED-Typ die komplette Schaltung auf eine Platine, vielleicht weil die Wege zwischen den Controllerpins und den Transistoren möglichst kurz sein sollten ? Man kann ja auch manche Sachen nicht auf einem Breadboard basteln, weil da zu viele Nebeneffekte auftreten und dann plötzlich Schaltungen, die an sich richtig sind, nicht mehr funktionieren...

Solange ich noch den richtigen LED-Typ suche, wär´s natürlich fein, wenn ich einfach zwischen Superflux und Rebel umstecken könnte und nicht jedesmal ganze Schaltungen inkl. Controller aufbauen muss. Das spart für´s erste ein bißchen Arbeit und Geld - oder auch net, weil ich´s ja eh gleich in LEDs investiere

Kann man eigentlich auch zwei Stromkreise, einen für die Controller und einen für die LEDs aufbauen ? Ist für ne einzelne LED natürlich Overkill, aber was mir im Endeffekt vorschwebt, sind schon ein paar hundert Pixel an der Decke... Da halte ich´s für nicht ausgeschlossen, ein Netzteil für die Controller und je nach Bedarf mehrere Netzteile für die Pixel, sprich: LEDs zu verwenden. Die professionellen Lösungen von Philips machen das glaub ich so, ein Netzteil für 50 Pixel, da sitzt allerdings auch gleich schon der DMX-Empfänger mit drin, aber ich kenn die Dinger auch nur soweit, wie man´s im Netz lesen kann.



Viele Grüße,

Oliver

[Sailor]

1. Bis zum Endstufentransistor kann alles auf die Controllerplatine.
2. Dass und wie man mit 2 Spannungen arbeiten kann, haben wir in den letzten Wochen mehrfach gezeigt. Die zweite Spannung führst Du sinnvollerweise auch über die Controllerplatine, dadurch laufen weniger Leitungen zu den LED-Platinen (eine pro Farbe und die Rückleitung).

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Danke, das hilft mir schonmal weiter für die nächsten Gehversuche. Die Pixel will ich über DMX ansteuern, damit hätte ich dann nur drei Adern zur Steuerung und könnte das in Reihe schalten.

Damit gäb´s dann drei Kreise :

- Versorgung für die Logik
- Versorgung für die LEDs
- Steuerung

Wenn ich erstmal weiß, welche LEDs die richtigen für das Projekt sind, dann brauch ich ja die Wechselmöglichkeit nicht mehr unbedingt und kann evtl. auch beide Versorgungen doch zusammenlegen, aber das muss ich dann noch sehen, evtl. gibt´s ja gute Gründe, das dann auch für die endgültige Version getrennt zu lassen.

[Sailor]

Gute Gründe zum trennen der Spannungsversorgungen sind meist 5 Volt für die Logik und höhere Spannung für die LED-Reihen, um mit kleineren Strömen und damit auch kleineren Kabelquerschnitten arbeiten zu können.

Bei langen Wegen zwischen Controller und LED-Panel sollten die Endstufen am Panel sitzen. Dann reichen dünne Steuerleitungen zwischen Controller und Panel. Die größeren Ströme fließen so nur im Bereich des Panels.

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Soweit ich das im Moment überblicken kann, wird´s bei meinem Projekt nicht möglich sein, mit Reihenschaltung zu arbeiten, weswegen ich wahrscheinlich doch für Logik und LEDs auf 5V gehe.

Aber wenn das Schaltungdesign es hergibt, würde ich´s schon gerne modular aufbauen.

[Sailor]

Trotzdem kann es sinnvoll sein, mit 2 Netzteilen zu arbeiten, z.B. eines in "Griffnähe" am Controller und das andere bei den LED´s an der Decke. Oder Du nimmst den relativ kleinen Strom für den Controller vom Netzteil bei den LED´s.

Das hängt vom konkreten Projekt ab. Keinen Sinn macht es, mit den relativ großen Strömen weite Wege zurückzulegen, da sonst die Leitungen zu dick werden.

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Was sind relativ weite Wege ?

Mir schwebt - wenn ich erstmal mit ein paar kleinen Sachen das Laufen gelernt habe, sowas vor wie eine LED-Matrix an der Decke, 15 Pixel in der Breite auf 4m und in der Länge ebenfalls, evtl. noch eine Wand dazu (siehe Watergate LED Decke).

Wenn ich das Netzteil mit in der Decke unterbringe, sind das aber immer noch ein paar Meter, wenn ein Netzteil sagen wir mal 16 oder 20 LEDs versorgen soll.

Ich bin mir aber gar nicht mehr so sicher, ob P5 die richtige Wahl für sowas ist, im Watergate haben sie die Colorkinetics Stränge verbaut und die arbeiten pro Pixel "nur" mit 3R 2G 2B LEDs, die nach ihren Werten eher keine High Power Teile sind... bei den HP reizt mich halt, dass ich 1. eine Punktlichtquelle habe, die man schön mittig setzen kann und der Lötaufwand wäre auch deutlich geringer. Kostentechnisch ist das auch kein sooo großer Unterschied, der Knackpunkt sind dann wohl eher Versorgung und Abwärme.

Jedenfalls ist für die Basteleien dahin (Projekt A : einzelnes Pixel mit 1 HP, RGB Superflux, 3x Superflux in R,G und B, Projekt B : Matrix 15x15 mit kleinen RGB LEDs usw) der modulare Aufbau doch der richtige Ansatz ? Oder handelt man sich da mehr Probleme ein ? Ich würde halt gern 1x die Logik bauen und dann den leuchtenden Teil leicht austauschen können.

[Sailor]

Gerade bei diesem Projekt macht ein modularer Aufbau Sinn.

Gehen wir mal von 1 Ampere pro LED aus, wenn alle Farben an sind und betrachten uns die Leitungen bei der Endstufe im Steuergerät und einem Abstand vom Steuergerät zum ersten Lichtmodul von 2 Metern:

Bei 25 Lichtmodulen fließen durch die Rückleitung 25 Ampere, durch jede Farbleitung 8,33 Ampere. Das bedeutet für die angenommenen 2 m einen Spannungsverlust von

Hin- + Rückleitung mit Querschnitt
0,20 V + 0,59 V bei 1,5 mm² => 0,79 Volt fehlen schon an der Anschlussdose der Decke
0,12 V + 0,36 V bei 2,5 mm² => 0,48 Volt ...
0,07 V + 0,22 V bei 4,0 mm² => 0,29 Volt ...

Daher sollte der modulare Aufbau dazu führen, dass die Strecke vom Steuergerät bis zu den einzelnen Modulen nur mit den Steuerleitungen versorgt wird. Jedes Modul bekommt eine eigene Eingangsstufe (Endstufe von der Steuergeräteplatine wird nun Eingangsstufe im Modul), die mit Sternleitungen vom Netzteil versorgt werden.

Hier habe ich die Grundlagen zur Wahl des Leiterquerschnittes beschrieben.

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Hm das versteh ich noch nicht ganz, aber ich schieb das Thema im Detail mal ein bißchen auf die lange Bank, sonst wird´s mir grad zuviel auf einmal... ich will erstmal sehen, das ich den prinzipiellen Aufbau kapiere, welche Spannungen und Ströme, auch welche Transistoren usw. Wenn ich dann weiss, was bei den einzelnen Pixeln ankommen muss, mach ich mir Gedanken drum, wie ich das dahin bekomme

Aber danke für den Link, den schau ich mir dann in Kürze an, gespeichert hab ich´s schonmal.

[Sailor]

Dann eine einfache Formel:

Langer Weg und/oder großer Strom führt zu großem Leitungsquerschnitt.

Das gilt insbesondere (aber nicht nur) dann, wenn der Unterschied zwischen der Speisespannung (Netzteil, Akku usw.) und der Mindestspannung am Verbraucher (z.B. LED) sehr klein gewählt wird.

Bei zu klein gewähltem Querschnitt wirkt die Zuleitung als unerwünscht hoher Vorwiderstand.

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Inzwischen bin ich bei der Variante "Minimum 1,5 mm²" angekommen, ggf. auch 2,5.

Eine andere Variante wäre : Für ne 10x10 Matrix brauch ich ja irgendwas, wo ich das aufhänge. Wenn ich dafür ein Gitter baue, könnte das Gitter ja durchaus als Leiter fungieren, ggf. auch etwas mehr Gitter bauen als nötig und eine Schiene für +, eine andere für Minus verwenden.

Aber dafür mach ich beizeiten nochmal einen anderen Thread auf, war jetzt nur so ne spontane Idee. Erstmal stehen ja noch Prototypen an, für die einzelnen Pixel mit HP ( da teste ich grade) und für die Matrix mal 10x10 mit billigen kleinen RGB-LEDs.