RGB_LED tavla... ca 144 LED i en lång rad...

[jesse]

Funderar på att bygga en tavla som har en tidslinje på kanten, ca 50 cm hög, 5 mm bred som lyser i olika färger.
Jag tänker mig ca 3 st RGB-lysdioder per centimeter. Alltså går det åt 144 st dioder för 48 cm och det innebär 432 individuella dioder/styrsignaler.
Jag vill inte göra kretskortet bredare än nödvändigt, men tänkte att allt skall ytmonteras direkt på kretskort och att man har diffust plexiglas som ljusfönster.

Men då uppstår ju en del svårigheter att övervinna:

1) Inte göra av med för mycket ström. 432 dioder á 15mA = ca 6.5A. Om dessa matas med 3.3 volt och en resistor i serie blir effekten nästan 20 watt!
Nu är det ju inte riktigt så enkelt. Alla ska inte lysa vitt på maxnivå hela tiden, de kanske ska multiplexas, det kanske går att ordna nån slags smart strömbegränsare som är switchad osv... Men energiåtgången får gärna minimeras!

2) EMC. Den ska inte fungera som radiosändare. Alltså är det inte så smart att ha en massa switchande logiska signaler som går flera decimeter på kortet. Därmed är multiplexingen i farozonen.

3) Pris. Får inte kosta allt för mycket. Enkla logikkretsar kostar inte mycket och man skulle nästan kunna driva dioderna direkt från något skiftregister med latch och således ha statiska utgångar = mycket låga emissioner på radiobanden. Nackdel = ingen individuell dimning, men kan dimmas gemensamt med matningsspänningen. (De måste kunna dimmas på något sätt, men det räcker att hela stapeln går att dimma var och en färg för sig. De blir inte samma mångfald av färger, men den måste inte kunna återge alla kombinationer)

4) Kvalitet. Jag vill inte att ett shiftregister börjar går på knäna om alla utgångar är tända. Det ser dåligt ut. Samma ström ut till alla dioder ska det vara!

5) En array med 18 drivare på "high side" och en array med 24 drivare på låga sidan... blir då möjligt att driva 432 dioder = 144 st RGB. Men det innebär att varje diod får en dutycykel på max 1/18 = 5.5%. Kommer man att kunna alstra tillräckligt med ljus med så korta pulser utan att döda dioden med för hög pulsström? Ofta ligger peak Vf på ca 100mA m man håller sig inom 10% DC och 0.1 ms pulstid. Blir ju dessutom mer oförutsägbar Vf vid så höga strömmar. Och störningarna kan höras på FM-mottagare flera meter bort.

Så... nu undrar jag om det är genomförbart alls? Vilket koncept borde jag satsa på? Nån som har tips?

Tavlan skall visserligen byggas åt min dotter, men jag vill kunna massproducera dem. Tanken är att fler ska kunna ha glädje åt denna sak, och då måste den ut på marknaden. Nu vet jag att habiliteringar etc. betalar extremt mycket för tekniska hjälpmedel, men jag vill kunna bygga något som privatpersoner har råd att köpa.

Alternativ till lysdioder får gärna föreslås också.... Ett exempel på tänkbar lösning (antagligen dyr?) : Tre laserstrålar (RGB) och en roterande spegel som reflekterar strålarna mot en transparent/diffus plaststav. Finns det något icke-mekaniskt som kan ersätta en roterande spegel?

[Icecap]

Nu är det ju frågan för om det är utomhus eller inne. Den nödvändiga ljusstyrka är extremt beroende av detta.

Normalt scanner man inte LED med mindre än 10%, alltså 10 LED som turas om att tändas. Behöver man inte mer än inomhusljus kan man minska detta lite till t.ex. 12-16 som turas om att ljusa.

Och ja, det är mycket effekt som går åt! Nu är 20W knappast något i min värld, på jobbet är de minsta nätdelar vi använder på 200W medan de normala är på 350W. Men OK, som leksak är 20W kanske en del.

Det enkla sättet jag ser är att ta ett 8 bit shiftregister per färg på varje kretskort och sedan skicka data där. Detta gör att ingen större strömmar pulsas kontinuerligt varför störningar blir minimala.

Såklart ska det finnas en latch-signal till att ladda ut alla på en och samma gång.

Ser du då till att skicka ut data snabbt nog kan du få fler nivåer på varje färg (om du vill).

[jah]

WS2812 är väl ett utmärkt alternativ för det här?

http://www.adafruit.com/datasheets/WS2812.pdf

/J

[Icecap]

Individuell dimning kan utföras med shiftregister! Det är rent faktisk så de skyltar vi monterar fungerar.

Det betyder förvisso att man ska ha en funktion som kan skicka ut data och klocka rimligt snabbt. Utgår vi ifrån att de 144 st RGB-LED delas upp i t.ex 2 delar (RGB + RGB) om 18 LED blir det en port med 6 bit som fungerar som data, sedan en portpinne med klockan och till slut en siste portpinne med STROBE. Alltså totalt en hel 8 pinnars port.

Vill man ha en uppdateringshastighet om 70Hz samt t.ex. 16 intensitetsnivåer måste det skickas en total uppdatering var 1/1120 sekund. Den uppdatering består av 72 st data med var sin klockpuls, något som inte ska ta så himla lång tid!

Totalt blir det 4096 färger.

[jesse]

Om jag nu kör med enbart shiftregister, åtta utgångar per krets, vilken bör jag välja för att inte det totala strömuttaget ska påverka spänningsnivån på övriga utgångar. Gamla CMOS fungerar inte bra i det avseendet, är min erfarenhet. Jag tänkte driva dem på 3.3 volt. Är det nån som har erfarenehet av andra 7400-typer som kan driva mer ström? Man får ju inte så bra info om det i databladen (man vet bara att spänningsfallet håller sig inom vissa logiska nivåer). Sen får dom ju inte vara någon väldigt dyr variant. Tvärt om.... jag vill ha kretsar för 50 öre styck.

[jesse]

WS2812 är väl ett utmärkt alternativ för det här?

http://www.adafruit.com/datasheets/WS2812.pdf

/J

Absolut inte. Funktionen var det inget fel med, men priset 18 kr/st blir alltså 2600 kr för alla dioder. Dessutom omöjliga att köpa hos normala leverantörer.

[jah]

Tja, MÅSTE man köpa från Elfa & Co så kanske de e dyrt/svårt.

Men 100st för 130kr på ebay tycker iaf jag är en bra deal...
http://r.ebay.com/lIes0X

/J

[jesse]

Jag handlar inte sånt på Ebay. Om det bara varit nån hobbypryl så funkar det ju. Men i produktion vill man ha pålitliga leverantörer. Då kan man inte chansa på att det dyker upp annonser på ebay när det behövs några tusen. Och , som sagt, när jag ändå caddar ett kretskort så ska det gå att massproducera.

Räknade just på seriekopplade shiftregister.

Tre 74HC595 shift register i tssop-kapsel från ON Semiconductor kan hantera åtta lysdioder. 1000 st kostar ca 1031 kr och räcker till 18 tavlor, dvs 57kr/tavla.

Max 70mA/krets = 8.75mA/diod vilket väl får vara acceptabelt. Till detta kommer 24 resistorer och en (eller tre) avkopplingskondingar för VCC. Jag sätter VCC till 3.3 volt. Kretsarna till den röda lysdioden kan drivas med 2.4-2.6 volt om man vill snåla på energin.

Tre LED per cm betyder att jag ska ha in 3 kretsar på 21.6 mm. En tssop-16 är 5.10 x 6.40 mm och tre kan alltså sättas på rad inom 21 mm.
ett 0603 motstånd behöver helst ha ett område på 1.2 x 2.6 mm till förfogande. 24 st i rad blir 28.8 mm... jag måste alltså ha omkring 8 motstånd vid sidan om - på längden. Det blir välpackat, men antagligen är det enklaste sättet. Vill man komma ner i yta så fungerar ju även 0402-motstånd och 74HC595-kretsar i 4.4 x 4.4 mm qfn-16 kapsel. Qfn är dock krångligt att pilla med om det blir något lödfel.

[thepirateboy]

Har du kikat på t ex TLC5945 http://www.ti.com/product/tlc5945

Har använt dom själv i projekt och tyckte dom var ganska trevliga. Ger minimalt med komponenter, men kanske för dyr?

[Swech]

3.3v och blåa dioder är ingen optimal lösning då det blir svårt att få vettigt värde på
förkopplingen, eller snarare variationer i dioderna gör att strömmen spökar.

Sen om du inte skall köra utomhus med det hela så är 15mA mycket med dagens dioder

Swech

[jesse]

Jag får väl provköra några dioder för att kolla hur de lyser.
Kollade databladen igen för två olika RGB-dioder och jag hade visst läst fel innan på Vf... tyckte det stod 2.8 volt, men det var min. Max var 3.9 volt! Bra att du påpekade det...

[danei]

Skulle en matris på 8*18 dioder vara ett alternativ?

[jesse]

Ja, det skulle det nog kunna vara. Jag är bara lite orolig över hur mycket störningar det skulle sprida. Lysdioderna sitter ju på en 48 cm lång list, och en massa switchade signaler i relativt hög frekvens kommer med alla sannolikhet att störa enormt.

[gkar]

Det behöver inte störa så mycket, om man gör det rätt.
Du kan säkert det här bättre än jag, men här är mina 5 öre.

Om du kan, så välj någon kretsfamij som är lite trött i flankerna.
Sätt strömbegränsningsresistorn nära drivkretsen så utnyttjar du parasitkapacitansen på ledaren som filter.
Se till att returnströmmen går tillbaka samma väg, direkt under LEDen, på andra lagret i kortet.
Avkoppla drivstegen ordentligt.
Sätt ett R is serie med data in/out mellan 595 orna, placerat nära out.
Terminera, om det blir långa ledare, clock och latch med ett R i serie med C i slutet at 595 raden. Detta dämpar övertonerna kraftigt. Sätt R till 68 ohm eller däromkring. En ledare på ett kort blir typiskt 68 ohm...
Lägg kopparytor på LED sidan och jorda ner dem mot jordplanet.
Sätt CM filter på matningsspänningen.

[superx]

Sitter allt på ett kretskort med två eller fler lager tror jag inte det behöver störa så mycket. Iaf inte om du kan sprida ut drivarna längs med kortet så att slingorna till dioderna blir skapligt korta.

Jag skulle kolla på någon av all 16-bitars konstantströmdrivare som finns på marknaden. T.ex. TLC5925. Även dessa går att multiplexa om man vill och då behöver du inte så många.