Hallo,
ich möchte gerne mein Zimmer decke mit LEDs beleuchten (als Ambiente, nicht als Dauerbeleuchtung in weiß).
Dazu benötige ich 1000 bis 2000 LEDs je nach welchen Streifen ich benutze (60LED/m oder 30LED/m). Dies möchte ich in einer Testphase evaluieren.
Frage 1:
Kann ich mit einem 5V 60A 300Watt Netzteil problemlos ein 1 Meter mit 60 oder 30 ws2812B LED betreiben? (mir ist bewusst, dass ich nicht soviel Leistung für 1Meter benötige, ich möchte nicht extra ein 3A Netzteil für meine Testphase kaufen)
Frage 2:
Wie betreibe ich so viele LEDs? (1-2 große Netzteile oder viele kleine auf Hinblick der Ampere)
Frage 3:
welche LED-Streifen eignen sich für so ein Projekt? (kosten/Strom verbrauch/Steuerung)
Frage 4:
Ist es sinnvoll diese Menge an LEDs mit einem Raspberry pi zu steuern?
Ja - ist doch egal, Mehr liefern geht immer. Mehr beziehen niemals.
1 NT geht. Es liegt nicht am NT. Du musst mehrere Speisepunkte vorsehen, die sowohl mit GND als auch +5V versorgt werden.
Querschnitt der Zuleitung lässt sich berechnen. Versorgung insgesamt "sternförmig"
Alles, was Du willst.
Deine Anforderung ist unspezifisch.
was der Strom kostet...
Der Verbrauch der Steuerung hängt von der verwendeten Hardware ab und wie Du diese benutzt.
Da wird für die Gesamtbetrachtung noch einiges benötigt...
a. WS2815B mit 12 V aber weniger Leistung und Strom bei gleicher Helligkeit => dünnere Kabel. Ansteuerung wie WS2812B.
b. APA102 mit ca. zehnfach höherer Geschwindigleit (Frames pro Sekunde).
Falsches Forum. Aber RasPi wäre nicht meine erste Wahl, eher Teensy (nur Animation) oder ESP32 (mit WLAN für Fernbedienung).
Eine nicht vorhandene Rückmeldung zur Umsetzung ist noch lange kein Be-/Hinweis darauf, das es (im Sand) verlaufen ist.
Vielleicht ist der TO dort auch noch selbst in einer Findungsphase.
Es soll Leute geben, die sich nur sporadisch mit Ihren Ideen beschäftigen.
Manchmal dauert es auch mehrere Jahre...
Bei WS2812 sind 1000 LED 60 A, bei 2000 sind 120A wenn alle LED weiß leuchten
Kupferkabeldurchmesser:
60A braucht es 10mm^2
120A brauchen ca 20mm^2
Natürlich können mehrere Kabel geringern Querschnitts Paralellgeschaltet werden oder verschiedene Teile des LED-Streifens versorgen.
Nehmen wir mal an vom Netzteil zur Decke sind es 5m.
Da ist der Spannungsabfall bei 10mm^2 und 60A schon über 1V. Das ist nicht mehr betreibbar. Damit der Spannungsabfall auf 0,5V begrenzt ist bräuchte es schon über 20mm^2. Die Verteilung in der Decke bringt auch noch einige Spannungsverluste und darum auch nicht sinnvoll nutzbar.
Ich weiß nicht ob Du das Netzteil in der Decke montieren kannst. Es wären auf alle Fälle mehrere kleinere Netzteile dezentral ratsam, die jeweils einen Teilbreich der LEDs über kurze Distanzen versorgen.
Auch ist es möglich eine 24V Verteilung zu nehmen und viele kleine DC/DC Wandler von 24V auf 5V herabsetzen. Da ist der Spannungsabfall auf der 5V Seite beherrschbar bzw auf der 24V Seite unwichtig. In der Datenleitung jedes LED-Streifen-Bereichs braucht es einen Schutzwiderstand (470 Ohm auf der Datenleitung).
Bei Ws2815 weiß ich es nicht weil ich den Stromverbrauch auf den 12V nicht kenne.
Weiteres Problem.
1000 LED brauchen ca 3kByte RAM für die Farbdaten; 2000-LEd das Doppelte.
Viele Arduino-Modelle fallen darum als Ansteuerungselektronik flach.
Der TO spricht ja schon von 2812b. Die sind ja ergiebiger...
Was mich stört ist die Versorgung.
Ich nehme ein NT mit effizenz von xx - die Ws müssen alle yy Meter versorgt werden. Baue einen Stern auf - fertig.
Geht natürlich auch für jeden Meter extra.
Aber wie sieht das mit der Effizienz aus?
Effizienz von zentraler Verteilung von 5V; Dezentraler Verteilung von 5V (mehrere Netzteile) und Zentraler Verteilung von 24 und dezentral kleinzellig Dc/DC Wandler auf 5V?
Ich möchte das hier nicht ausrechnen da das Ergebnis sehr von einzelnen Parametern abhängt die Annahmen von mir wären. Bei einem konkreten Projekt wo die genauer Kabellegung bzw verästelung, alle Kabellängen bzw Querschnitte bekannt sind könnte man eine genaue Betrachtung oder wenigstens Abschätzung anstellen.
Ich will nur mal die Hauptverteilung von 5m vom Netzteil zum ersten Verteilerpunkt zu bedenken geben.
Den Wirkungsgrad der beiden Netzteile 5V 60A bzw 24V 12,5A (beide 300W ) würde ich mal gleich annehmen und müss somit nicht betrachtet werden..
Kabel zu 7A/mm^2 (Grobe Bemessungsgrundlage für Strombelastung in Unterputzrohren).
60A sind 8,5mm^2; Handelsüblicher Querschnitt 10mm^2
12,5A sind ca 1,78mm^2 handelsüblicher Querschnitt 2,5mm^2.
Spannungsabfall bei 5m Kabel (10 m hin und zurück gerechnet)
bei 60A und 10mm^2 sind das 1,09V Spannungsabfall. Es kommen 4V am Ende des Kabels an. Man kann damit die LEDs nicht betreiben. Also kommen am ende des Kabels von den eingespeisten 300W noch (3,91V * 60A) = 234W an.
bei 12,5A und 2,5mm^2 sind das auch 0,91V es kommen 23V an. Wirkungsgrad der DC/DC Wandler sagen wir mal 85% Also kommen bei 300W Einspeisung noch (23,09V * 12.5A)*0,85 = 245W an, die dann aber wirklich 5V sind.
Ich bräuchte 1/4 des Kupferkabelquerschnitts also 1/4 so teuer aber 20 Module zu 3A Ausgangsstrom.
Beim 5V Netzteil kann ich nicht einfach die eingespeiste Spannung hochdrehen ( zB 6V) da bei geringer Leistung der Spannungsabfall auch kleiner ist und mehr als 5,5V an die LEDs kommen.
Abhilfe schafft nur eine Rückführung der Spannung vom Ende des Kabels zu den Sense-Klemmen des Netzteils sodaß nicht Klemmenspannung des Netzteils 5V ist sondern die Spannung am Kabelende 5V beträgt. Das ist wieder Mehr aufwand und berücksichtigt wieder nicht die Spannungsverluste entlang der Unterverteilung.
Das stimmt so nicht ganz. Die WS2812B brauchen etwas mehr als 3V um alle Farben noch richtig zeigen zu können (eigene Experimente). Laut Datenblatt laufen die WS2812B mit 3,5-5,3V.
Und in vielen Projekten mit Li-Ion Akkus, geht nur etwas die Farbe der blauen Pixel verloren, wenn die Spannung zu gering wird.
Aber generell wird die Stromversorgung des Projektes des TOs am schwierigsten.
Einspruch.
Der genannte Kabel ist das erste Stück von der Wand hoch bis zu decke (geratene 5 m) Die Stromversorgung muß aber noch zu den einzelnen LED-Streifen kommen. Also braucht es noch weitere Kabel und auch die fressen ein bißchen Spannung. Da kommt mann schnell von 3,91V zu unter 3,5V.
Wenn man die LEDs zur Beleuchtung verwenden will dann möchte man schon bei max Helligkeit neutralweiß erreichen können.
Und ja, bei der Leistung die da umgesetzt wird braucht man ordentlich Querschnitt auf der Versorgung.
Ich wollte nur darauf hinweisen, dass die Strips auch mit weniger Spannung als 5V funktionieren. Wie man sicher stellt, dass die mindestens 3,5V* Versorgung überall anliegen, ist ein anderes Thema.
* laut Datenblatt. Nach Praxis teilweise bis 3,3V-3V kein Problem. Abhängig der benötigten Spannung der blauen LED.
Das sind die am häufigsten anzutreffenden LED-Streifen. Ich lese "WS2812B" als Synonym für "RGB-LED mit Controller". Siehe auch Frage 3.
Äußerst freundlich
Eventuell sollten wir mal ein Thema zu Grundlagen der LED-Streifen schreiben
Kürzlich hast Du mir doch ein Datenblatt verlinkt oder irre ich mich? Daraus habe ich den Unterschied zwischen WS2815 und WS2815B gelernt. Der Strom je Pixel sollte zwischen 15 und 10 mA liegen. Gegenüber 60 mA je Pixel bei WS2812B und APA102 ist das schon eine Menge.
Viele sehr relevante Fragen hast Du nicht gestellt, weil Du sie noch nicht kennst.
In meiner Bar mag ich eher eine ruhige Beleuchtung, weshalb eine geringe Framerate unproblematisch ist. Da habe ich aber nur 300 Pixel an einem µC. Manche Animationen benötigen aber schnelle Frameraten, so ist Faden recht datenintensiv. Welcher Datentyp paßt zu Dir:
Takt und Daten in einer Leitung (WS2812 und WS2815): Wegen einer festen Taktrate von 800 kHz brauchen die seriell übertragenen Daten bei 1000 Pixeln recht lange, was zu einer niedrigen Framerate führt. Maximal etwas über 1000 Pixel sind wegen des Timings möglich.
Takt und Daten in zwei Leitungen (APA102): Bei geeignetem schnellen µC etwa zehnmal schneller. Aber 2000 Pixel bremsen da auch schon erheblich.
Mehr als ungefähr 1000 Pixel mit einem µC würde ich nicht machen.
Ich mache Dir mal einen konkreten Projektvorschlag mit WS2815B, 30 Pixel pro Meter, 12 Streifen a 3 m mit 120 Pixeln:
Netzteil 36 V 200W (1080 Pixel * 0,015 A/Pixel * 12 V = 194 W)
je Streifen ein StepDown DC-DC-Wandler > 1,5 A (3 m * 30 Pixel/m * 0,015 A/Pixel = 1,35 A)
Für stehende oder langsame Animationen ein µC für alle Pixel, für schnellere Animationen bis zu einem µC je Streifen mit Kommunikation der µC untereinander.
Weil ich gerade damit programmiere und weil es drei Stück im Angebot für unter 10 € gibt, würde ich ESP32 als µC verwenden. Außerdem gibt es da eine jüngst von mir entdeckte App als Fernbedienung.
Ich hoffe Du merkst, es handelt sich um ein großes Projekt, das alleine von der Mechanik schon einen imensen Aufwand bedeutet. Du solltest daher
ein einfacheres Projekt realisieren und von diesem einfach nur träumen
es in kleinen Schritten Stück für Stück realisieren. Kaufe Dir je einen Meter APA102 und WS2812B, programmiere ein paar nette Animationen, entscheide Dir für Adafruit oder FastLED als Bibliothek, wähle einen schnellen µC mit genügend Speicher.
Ja das Datenblatt nennt den LED-Strom aber nicht den Stromverbrauch der gesamten LED-Controller-Kombination.
Es macht mich Stutzig da 10 mA pro LED bei 12V mehr Leistung ist als 20mA bei 5V verbraucht werden und darum potentiell das WS2815B mehr Verlustleistung haben müßte ( vom WS2815 ganz zu schweigen). Ich habe den Verdacht daß im 2815 irgendein DC/DC Wandler integriert sein könnte, dies aber im Datenblatt nicht erwähnt wird bzw die nötigen Infos zur Bestätigung meines Verdachts (zB den Stromverbrauchs der gesamten Einheit und eben nicht nur den Stromverbrauch des Kontrollers und den LED-Strom.
Du hast ja 2815 / 15B in Reichweite. Kannst Du mal den Stromverbrauch auf der 12V seite mit Voll durchgeschaltenen LED messen?
Sind das 15mA pro LED oder 15mA für alle LED eines Ws2815?
Im Datenblatt steht:
"RGB Channel Constant Current 15mA".
Channel klingt für mich wie "pro Farbkanal" also "pro Farbe".
Klarheit bringt nur Nachmessen. und sich beklagen über das schlechte Datenblatt.
Da die mit 0,24W/PCs angegeben sind, sind das 15mA pro Kanal - incl. Controller.
Die 2812C-2020 sind mit 5mA/Channel angegeben.
Mich würde nicht wundern, wenn da auch bei dem einen oder anderen einfach mal was durcheinander geschmissen wird...
Dann sind das die zusammengebauten SMD 5050/3535 mit den entsprechenden Controllern dran.
WS (World-Semi) hat davon drei verschiedene Eigenentwicklungen und greift bei den LED auf Zukauf zurück.
Welcher Controller verbaut ist, steht in der Spalte zur Konfiguration - die Controller selbst: http://www.world-semi.com/solution/list-3-1.html
Für mich interessant fand ich den letzten Eintrag in der Liste.
Achtung ist zu setzen auf die Revision - da hat jemand ganz doll daneben gehauen.
