Blinkendes LED-Modul

Video: Demonstration eines 4×4 Moduls mit blauen LEDs

Basierend auf der Idee von BigClive im YouTube-Video "The new blue chaos PCB" habe ich eine ähnliche Platine entworfen. Allerdings war mir die feste Größe, die auf dem von ihm verwendeten Bilderahmen passte, zu unflexibel. Außerdem sind kleinere Platinen bei den Unternehmen wie JLCPCB oder PCBWay günstiger, dafür kostet eine größere Menge eher weniger. So war die Idee eines Moduls geboren, welches beliebig aneinandergesteckt und verlötet werden kann, so dass auch verschiedene Formen erzeugt werden können.

Planung

Verwendete Bauteile

Es wird keinerlei Mikrocontroller o.ä. benötigt, da die LEDs von selbst blinken. Die meisten erhältlichen Blink-LEDs in einer Farbe haben eine Frequenz von ~1,5Hz. Allerdings führen geringfügige Unterschiede in dieser Frequenz dazu, dass viele LEDs nach kurzer Zeit nicht mehr synchron blinken und somit den Eindruck einer futuristischen Computer-Anzeige vermitteln. Vor jede LED wird jeweils ein 1kΩ Vorwiderstand geschaltet. Hier könnte man auch experimentieren, damit der Stromverbrauch noch weiter minimiert wird. Als Stromquelle habe ich keine explizite Vorgabe gemacht, sondern in der vorangehenden Planung nur zwei Anschlüsse für (+) und (-) bereitgestellt. Allerdings wird sich der Betrieb zwischen 3V bis 9V bewegen, damit die LEDs keinen Schaden erleiden. Ich werde im Betrieb vermutlich einen Mikro-USB-Adapter verwenden, um das Panel dann mit einer Powerbank betreiben zu können.

Entwurf der Platine

In dem freien Online-Layoutprogramm für Platinen EasyEDA habe ich das Modul für je 4×3 LEDs entworfen und das Layout inkl. Gerber-Dateien erstellt. Jedes Modul hat mittig jeweils Anschlüsse für (+) und (-), um möglichst viele Anwendungsfälle zur Stromversorgung abzudecken. Alle Kanten können mit weiteren Modulen verbunden werden und haben entsprechend ebenfalls Anschlüsse für (+) und (-). Somit kann quasi eine beliebig große Fläche mit diesen Modulen erschaffen werden. Man könnte sie sogar um einen Zylinder mit entsprechendem Umfang herumlegen.

Platinenlayout in EasyEDA
Abb.: Fertiges Layout für das Blink-LED-Modul.

Fertigung der Platine(n)

Nach dem Export des Layouts als Gerber-Dateien habe ich nun bei JLCPCB Service die Platinen zu Fertigung gegeben, in der Hoffnung, keinen Fehler gemacht zu haben. 50 Stück kosten derzeit (Stand: 06.2020) € 12,56 und ich habe ~€ 20 Fracht, Zoll und Steuern bezahlt (wobei bei dieser Lieferung noch andere Platinen dabei waren).

EasyEDA-Platinenlayout für LED-Modul [211kB]
Gerber-Dateien für LED-Modul [8,2kB]

Die Fertigung war schon nach 24h beendet und kaum 6 Tage später hatte ich die Platinen in meinem Postkasten.

Einige gefertigte Platinen
Abb.: Einige gefertigte Platinen.

Bestückung

Dann fing ich an, die erste Platine mit den Widerständen und blauen, blinkenden LEDs zu bestücken.

Fertig bestücktes LED-Modul
Abb.: Fertig bestücktes LED-Modul vor dem ersten Test.
Erster Test eines LED-Moduls
Abb.: Der erste Test des bestückten LED-Moduls mit dem Labor-Netzteil bei 5V war erfolgreich!
Video: Demonstration eines LED-Moduls

Module verbinden

Ein weiteres Modul wurde bestückt und mit dem Ersten verbunden. Dafür habe ich einfach die abgeschnittenen Drähte der LEDs verwendet. Durch Verlöten auf der Vorder- und Rückseite ist eine recht stabile Verbindung entstanden, die zwar kaum mechanischer Krafteinwirkung etwas entgegenzusetzen hat, aber das Verrutschen der einzelnen Module unter sich verhindert.

Verbindung der Module (Vorderseite)
Abb.: Verbindung der Module (Vorderseite)
Verbindung der Module (Rückseite)
Abb.: Verbindung der Module (Rückseite)
Zwei verbundene LED-Module
Abb.: Zwei verbundene LED-Module
Stromtest mit dem Multimeter
Abb.: Ein kurzer Test mit dem Multimeter zeigte an, dass zwei Module durchschnittlich 12mA Strom verbrauchen. Die stärkste Stromspitze ist natürlich sofort beim Einschalten, wobei alle LEDs gleichzeitig leuchten, aber über die Zeit pendelt sich der Verbrauch ein und wird umso gleichmäßiger, je höher die Anzahl an verbauten LEDs ist.

Fertiges LED-Panel

Demo zweier verschiedenfarbiger Module in Bilderrahmen und mit Diffusor (730kB).
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