12V LED Streifen (dimmen) - Verständnisfragen, eure Erfahrungen, eure Meinungen

Grüße

nachdem ich mit diversen WS2812b zwar sehr schönes Hintergrundlicht hinbekomme, diese aber "voll aufgedreht" noch recht schlapp auf der Brust sind, möchte ich die Wohnung mit "normalen" 5050-LEDs in kalt- und warmweiss bei Bedarf zusätzlich beleuchten.

Im Netz stolpere ich immer wieder über zwei Herangehensweisen. Gemein ist der Arduino und ein PCA9685 Motortreiber, der höher als die 8bit vom Arduino auflöst, sprich feinere Stufen ermöglicht. Auch lese ich, der MosFet ist damit gut ansteuerbar.
Danach ist dann die Frage: MosFet-PWM-dimmung oder dimmbares Netzteil.

MosFet:
Einerseits hätte ich IRLZ44N MosFets und Kühlkörper hier. Die Vorteile die ich sehe, sind, sofern ich das richtig verstehe, der "günstige" Trafo (bspw ein Mean Well LPV-60-12 LED-Trafo mit 12V 5A für rund 16€) und die "recht simple" Schaltung.
Ich hab da jetzt einiges drüber gelesen, und es so verstanden, das man ohne MosFet über die Voltzahl dimmen würde - 0V -> 12V -> 0V... Da die LEDs hier aber träge reagieren, sind nur niedrige Taktungen möglich, man würde ein Flackern wahrnehmen.
Also -> MosFet dazu: dieser hält die 12V und begrenzt die Ampere im Takt. Darauf reagieren die LEDs direkt, wodurch höhere Schaltfrequenzen ermöglicht werden, man hat kein sichtbares Flackern.
Schaltung wäre dann der LED-Trafo, daran Step Down 5V für den Arduino. An dem der Motortreiber, der die MosFets direkt ansteuert. Über die MosFets rennt die Spannung für die LEDs. Kondensator dazu um den MosFet zu unterstützen.
Die Verlustleistung wäre relativ gering, die LEDs lassen sich hier stufenlos von 0 - 100% schalten (durch den Motortreiber in feinen Stufen).
Großer Vorteil: mehrere Stränge kann ich wunderbar per separatem MosFet steuern, einer an, einer aus, einer 100% Helligkeit, einer 30% usw..
Wirkliche Nachteile sehe ich (vllt bis auf die Kühlung der MosFets) nicht so wirklich

"variabler" Trafo:
möglichkeit zwei über die ich oft lese ist der "variable" Trafo, bspw der "Mean Well LPF-60D-12" mit 7.2-12V und 5A. Fast doppelt so teuer, lässt sich der Trafo direkt als Dimmer verwenden, über eine separate Leitung werden hier 0-10V eingespeist die die Helligkeit vorgeben.
In diesem Fall schalte ich dann auch wieder Arduino und Motortreiber zusammen, danach kommt ein Optokoppler (da ich ja mit 10/12V arbeiten werde und den Arduino nicht beschädigen will), danach ein Transistor wie der BC547.
Als Eingangsspannung nehme ich die 12V vom Netzteil die ich über einen Vorwiderstand auf 10V bringe, der Transistor regelt diese dann von 0-10V.
Das Netzteil selbst arbeitet mit einer Kombination aus Spannung (7.2 - 12V) und interner PWM-Ansteuerung, um die LEDs von 0-100% zu schalten. Zumindest habe ich die Funktionsweise im Trafo so verstanden^^.
Was mir hier erstmal nicht ganz einleuchtet: laut einigen Foren funktioniert die Schaltung. Da ich aber doch die Spannung vom Netzteil nehme, und das keine dauerhaften konstanten 12V liefert wenn ich dimme, kann ich doch wiederum das Netzteil nicht mit ordentlichen 0-10V bei der Dimmerschaltung versorgen. Sprich ich muss den Arduino mit seperaten 5V betreiben, die ich dann über ein Step Up Modul auf 10V bringen um die Dimmerschaltung des Trafos stabil zu versorgen??
Des weiteren hätte ich dann nur eine Leistung, und könnte höchstens noch über Optokoppler oder MosFets andere Stränge ein und ausschalten, aber nicht separat dimmen, es sei denn ich schalte die weiteren stränge nochmal über Motortreiber/MosFet-PWM-Steuerung.
Hier müssten die Verluste beim Dimmen noch ein wenig niedriger sein als bei der ersten Möglichkeit.

Bis auf (wenn überhaupt) etwas weniger Verlustleistung sehe ich jedoch keine wirklichen Vorteile. Alle LEDs werden auf eine Stufe gedimmt, die Komponenten sind teurer, der Arduino benötigt ein separates Netzteil..

Wie habt ihr das geregelt, und warum? Was habe ich vielleicht einfach falsch verstanden, was übersehen?

Hi

LEDs sind eigentlich rein stromgesteuerte Bauteile.
Verbaut in den 12V-Stripes, je Dreier-Gruppe ein Serienwiderstand, wird der Stripe mit 12V zur vollen Helligkeit gebracht.
Die Stromsteuerung übernimmt hier der Vorwiderstand.

12V -> Stripe voll an
0V -> Stripe voll aus (ok, war wohl keine Neuigkeit :wink: )

Wenn dieser Stripe jetzt mit PWM 'zerhackten' 12V angesteuert wird, 'dimmen' die LEDs - zumindest für's menschliche Auge - manch Fliege wird Das wohl anders sehen (wortwörtlich).

Meine Herangehensweise wäre der Servo-Treiber (PCA9685), damit kannst Du 16 Stripes unabhängig von einander ansteuern, und je Kanal ein LL-N-FET - Dein IRLZ44N sollte dafür dicke ausreichend sein (müsste suchen, was das Z in der Bezeichnung verändert).
Hier müsstest Du nur GND mit Deiner Stripe-Spannungsquelle verbinden und zwischen den PWM-Pins und den FETs schadet ein Angst-Widerstand auch nicht.
Ein Kondensator am Gate ist hier störend, Der verzerrt nur das Schalt-Signal. Wir wollen den Stripe PWM-SCHALTEN (für's menschliche Auge ist Das dann analog) - wir wollen hier NICHT im herkömmlichen Sinn DIMMEN - dafür müsste der FET das 'Zuviel' verheizen - nicht nur, daß Der Das nicht kann, Es ist auch unnötig.
Als Spannungsquelle reicht ein Netzteil, daß bei Lastschwankungen (PWM, wir können von 100% auf 0% schwanken) keine Ausreißer über 12V aufweist.
Mean Well ist kein Grabbeltisch-Gelump und durch den Namenszusatz LED-Netzteil sollte Das sehr gut geeignet sein und auf die Lastsprünge der Treiber entsprechend reagieren können.

Vorteil bei dieser Variante:

  • Nahezu keinen Bauteilaufwand
  • dazu kaum Fehlerquellen
  • nur günstige Bauteile

Bei dem dimmbarem Netzteil hast Du halt nur einen großen Dimmer - wie fein die Stufen sind, siehst Du dann.
Hier wird erschwerend hinzu kommen, daß Du keine eigenen Treiber nachschalten kannst, bzw. Diese nicht oder unsauber funktionieren.
Ob hier PWM oder eine analog geglättete Spannung raus kommt - müsste man das Datenblatt konsultieren.
Nachteil:

  • nur eine große Gruppe 'dimmbar'
  • bei Helligkeitsunterschieden zwischen den Stripes hast Du 'einfach nur Pech gehabt' (zumindest theoretisch wäre ein Ausgleich bei obiger Version möglich)
  • teureres Netzteil mit zusätzlich enthaltener Dimm-Elektronik - ein Teil mehr, daß defekt gehen kann

Ob hier die Soll-Vorgabe als 0-10V oder 'sonst wie' kommt, ist für das Netzteil erst Mal egal.
0-5V könntest Du über den Arduino erzeugen (8 Bit PWM oder extern 12 oder gar 16bit PWM).
Verdoppelt gäbe Das 0-10V, Das ginge z.B. mit einem ICL7660/MAX1044, PDF - laut Datenblatt 10mA, gemessener Kurzschlußstrom 30mA (ok, kA, wie lange Er Das durchhält ... ok -> Output Short-Circuit Duration (V+ ≤ 5.5V) Continuous).
Trotzdem hast Du dann nur immer mehr Elektronik, Die genau das Gleiche tun soll, wie die obere, einfache Lösung.

Ganz klar: Mein Weg wäre der Servo-Treiber nebst LL-N-FET!

MfG

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Inso:
... PCA9685 ...

Auch möglich:

12-Channel 16-bit PWM LED Driver - SPI Interface - TLC59711

Adafruit 24-Channel 12-bit PWM LED Driver - SPI Interface - TLC5947


Für dieses Thema unwichtige Anmerkung:

postmaster-ino:

  • wir wollen hier NICHT im herkömmlichen Sinn DIMMEN - dafür müsste der FET das 'Zuviel' verheizen -

Für Glühlampen verwendete Dimmer schneiden die Sinuswelle an, so daß eine Ecke fehlt. Da wird nichts "verheizt". Möglicherweise meinst Du Spannungsregler, wie sie auf dem UNO verbaut sind.

Hi

Ich meine hier den linearen Betrieb des FET - also die Ansteuerung des FET durch eine mehr oder minder variable Spannung - dadurch bliebe 'das Zuviel' am FET hängen, statt den Stripe im PWM blinken zu lassen.

MfG