Multiplexing

[gyrosp]

Hallo,

ich habe mal folgende Frage:

Ich versuche gerade eine 3*12 LED-Matrix per Multiplexing anzusteuern. Das klappt soweit auch ganz gut, leider sind die LEDs durch das Multiplexen relativ dunkel. Eine Referenz-LED, welche direkt an 5V (mit Vorwiderstand) hängt, leuchtet viel heller!

Ich habe schon meinen externen 4.000 Mhz Quarz gegen einen 8.000 Mhz Quarz getauscht, was aber scheinbar überhaupt keinen Unterschied macht .

Liegt das Problem jetzt an meiner noch nicht ganz optimalen Programmierung oder ist das beim Multiplexing normal? Wenn letzteres Zutrifft, bis zu welchem Grad kann ich eine LED beim Multiplexen überlasten?
Ich habe überlegt, die LEDs per Transistor an die 12V Stromversorgung zu hängen. Wie würde ich dafür den Vorwiderstand berechnen, um das Schrotten meiner LEDs zu vermeiden?

Gruß,
gyrosp

[goara]

das ist natürlich normal, da du ja die LED nur immer kurz anschalten kannst ( wie bei PWM ) da du die restliche Zeit für die anderen Kanäle brauchst.
Höhere Spannung macht die LEDs kaputt, auch wenn sie nur immer kurz ist.
kann mann vielciht irgednwie mit kondensatoren lösen, dazu habe ich mich aber bis jetz zu wenig ( noch nie ) mit multiplexing beschäftigt.

[BjoernC]

also du kannst ganz klar die LED's mit höhrem Strom belasten als es in den Datenblättern drin steht, problem ist das die Haltbarkeit rapid abfällt!
(schlagworte hier wären FIT und Badewannenkurve)
Um diese Heller zu bekommen, musst du schauen welches Tastverhältnis du hast, musst du nachschauen, welchen Vorwiderstand du brauchst, um den Kondensator zu laden.
(T =R*C) nach 5*T hast du die zeit konstante, die du brauchst um den Kondensator aufzuladen.
damit sollten die LED's ein wenig heller erscheinen.
Aber achte darauf, das du den Kondensator über einen Widerstand auflädst (bei 8MHz würde ich dir dann Folien/Papier Kondensatoren empfehlen, elektrolyt haben zu hohe verluste, und können dann langsam in den induktiven teil übergehen - was nicht erwünscht ist).
PS: 8MHz gemultiplext ? sofern ich weiß haben wir die LED's mit 30 kHz gemultiplext 8 MHz finde ich, ist schon ein wenig zu extrem...

[PICture]

Hallo!

Das mit dem Kondensator beim Multiplexing von LED habe ich bisher noch nicht gehört, wie soll es funktionieren?

Um die gleiche Heligkeit wie ohne Multiplexing zu bekommen, erhöht man den Strom während des Impulses so viel mal, wie viel mal kürzer leuchtet die LED (z.B. bei 4 LED 4-fach).

Dabei darf aber der max. peak Strom, der im Datenblatt der LED angegeben ist, nicht überschreiten, weil die LED dann kaputt geht. Somit ist die Anzahl der LED, die gemultiplext werden können, begrenzt.

Die Frequenz sollte wegen der Steilheit der Schaltflanken möglichst niedrig sein (z.B. 100 Hz) und nur so hoch, dass man das Flimmern der LED nicht sieht.

MfG

[wkrug]

Das mit den Kondensatoren beim Multiplexen ist mir auch neu.
Ich kann mir auch nicht vorstellen, wie das funktionieren soll.
Beim Multiplexen sind doch die LED in einer Matrix verschaltet.
Wenn da irgendwelche Kondensatoren verbaut sind, können doch da Ladungen über die komplette Matrix verschleppt werden.
Die Folge wären "Geisterzahlen" auf dem Display.

Hat das mit den Kondensatoren tatsächlich schon jemand ausprobiert, oder funktioniert das nur theoretisch ?

Ein probates Mittel um die LED's heller zu kriegen ist, einfach hellere Anzeigen zu nehmen.

Das mit der Überbestromung seh ich nicht so kritisch, wenn man innerhalb der Spezifikationen des Datenblattes bleibt. Darüber darf man natürlich nicht gehen.
Ein Problem ist natürlich auch, das man sich die LED's sehr schnell kaputt machen kann, wenn der steuernde Microcontroller hängen bleibt und somit das gerade aktive Segment dauerhaft mit dem vollen Strom beaufschlagt wird.

Der Vorteil von einem gepulsten Betrieb mit erhöhtem Strom ist auch, das man im Mittel für die gleiche Helligkeit weniger Strom verbraucht, als wenn die LED ständig angeschaltet ist - Das wurde vor zig Jahren auf jeden Fall bei "ELEKTOR" so geschrieben.

[BjoernC]

Hi also ich habe einfach mal einen Stromlaufplan dazu gezeichnet, dabei sind mir 3 Dinge aufgefallen, wenn man das mit Kondensatoren machen würde:
a.) Der Overhead ist beträchtlich (sehr viele Widerstände, dazu die Kondensatoren + Dioden).
b.) Die Kondensatoren müssten sehr schnell aufgeladen werden, dh. diese müssten beinahe Impulsfest sein T=R*C muss sehr klein sein - ob sich der Aufwand lohnt - ich glaube nicht aber seht selbst.
c.) Die Schaltung ist sehr frequenz abhängig - die helligkeit ist abhängig von der Frequenz (bei festen R und C).
Also korrigiere ich mich einfach mal - kondensatoren wären hier nicht angebracht, da hier die Vorteile vom Mulitplexen alle zurnichte gemacht werden durch den Overhead an Bauteilen. Der Stromverbrauch wäre wahrscheinlich sogar größer als normal da hier Verlustleistungen an den Auflade Widerständen und an den LED-Vorwiderständen abfallen würden.
Also bleibt dann doch nur noch das übersteuern.
Als Anhang lege ich einfach mal die Schaltung bei, wie sie bei Kondensaotren realisiert werden müßte - wie man dort sieht, lohnt es sich nicht im geringsten diesen Aufbau zu machen.
mfG

[Pyro-Mike]

Guck mal im Datenblatt, da müsste immer ne "Peak Forward Current" drin stehen, also wie viel Strom die LEDs für ne bestimmte Zeit aushalten, ich hab mal zufällig bei Reichelt in ein Datenblatt geguckt:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA...11%2523KIN.pdf

Da steht z.B. max. 150mA bei 0,1ms Pulsbreite.
Du kannst die LEDs also schon mit z.B. 50mA pulsen, ohne die Lebensdauer stark zu verkürzen!

[Besserwessi]

Die Schaltung mit den Kondensatoren ist relativ aufwendig. Den einzigen Vorteil den ich sehe ist eine Sicherheit gegen Programmfehler die ein LED dauernd an lassen würden. Die meisten LEDs kann man kurzzeitig bis zum etwa 10 fachen des Dauerstroms belasten. Bis etwa 10 LEDs an einer Leitung hat man also wenig Probleme mit der Helligkeit. OFt ist eher die Belastung der Ports eine Grenze, mehr als 20-30 mA sollte man da ohne etra Treiber nicht ziehen. Für die Seite die Mehr als eine LED schaltet braicht man sowieso fast immer Treiber.

Wenn das einfache LEDs sind, gibt es auch LEDs mit besserem Wirkungsgrad.

[PICture]

Hallo!

Für ein Multiplexing mit seinen Vor- und Nachteilen entscheidet man sich meistens wegen geringeren Stromverbrauch.

Um die µC Pins zur Steuerung der LED bis auf drei zu reduzieren, würde ich Schieberegister mit Zwischenspeicher empfehlen (z.B. 74XXX595). Wenn man "low current" LED anwendet, kann man auch Strom sparen und den gleichen Stromverbrauch wie beim Multiplexing erreichen.

@ BjoernC

Vielen Dank für den Schaltplan, der das Multiplexing mit Kondensatoren völlig erklärt.

MfG

[BjoernC]

kein problem nur wie gesagt - das war meine vorstellung gewesen wie man das machen kann nur ich habe ehrlich gesagt das gefühl, das ich so mehr strom verbrate als wenn ich die LED's direkt ansteure ^^
Aber da ich nächstes WE wieder zu meinen Eltern fahre, werde ich es da einfach mal ausprobieren - wenn gewünscht kann ich die ergebnisse hier reinstellen.
Aber nagelt mich nicht fest wenns dann doch noch 2 Wochen länger dauert - habe zZt. noch 2 Prüfungen - die haben vorrang