Der RGB 300 kann mit seinen umfangreichen Möglichkeiten als „großer Bruder“ des sehr erfolgreichen RGB 100, der im „ELVjournal“ 4/2005 vorgestellt wurde, gelten. Sein leistungsfähiger Controller ermöglicht eine absolut individuelle Einstellung des Ambientes, das die angeschlossenen RGB-Leuchtdioden bzw. LEDStripes erzeugen sollen. So erfolgt hier nicht nur ein automatischer, kontinuierlicher Farbwechsel durch das Farbspektrum der RGB-LED, der Farbwechsel kann auch an einer beliebigen Stelle angehalten werden. Das kann der RGB 100 auch. Neu am RGB 300 ist allerdings zum einen die Umschaltmöglichkeit auf manuelle Farbeinstellung – so kann man ganz gezielt und schnell ein bestimmtes Ambiente anwählen. Zum anderen ist hier die Helligkeit der angeschlossenen Leuchtdioden einstellbar, was eine weitere Komfortsteigerung einer solchen Steuerung darstellt. Und schließlich kann der Farbwechsler eine Ausgangsleistung von bis zu 36 VA je Kanal liefern, hier sind also wirklich viele und leistungsfähige LEDs anschließbar. Dass derartige Steuerungsmöglichkeiten einer Beleuchtung keine Technik-Spielerei sind, beweisen Einsatzgebiete wie z. B. Wellnessbereiche („Saunabeleuchtung“). Hier tragen Farbwechsel und bestimmte Beleuchtungsfarben wesentlich zum Entspannungseffekt bei. Entspannung für die Augen bietet auch eine Anwendung, wie sie Philips als „Ambi Light“ in seiner neuen Cineos-Flat-TV-Reihe integriert.

Wie diese anzuschließen sind, ist in Abbildung 6 dargestellt. Dabei können dann interne und externe Bedienelemente parallel genutzt werden. Die Umschaltung der Potis erfolgt automatisch. Der Mikrocontroller erkennt, welches analoge Signal verändert wurde, und stellt dann z. B. automatisch auf den externen Einsteller für Helligkeit um. Wird danach am Gerät bedient, ist dieser Einsteller wieder aktiv. Hinweis: Die momentane Konfiguration wird durch Betätigen einer der beiden Tasten im EEPROM gespeichert, und so beim nächsten Einschalten (Anlegen der Betriebsspannung) wiederhergestellt.

Wie man aus der bisherigen Beschreibung schon vermutet haben wird, kommt die Schaltung nicht ohne einen Mikrocontroller (IC 1) aus. Zur Spannungsversorgung von IC 1 muss die Eingangsspannung auf 5 V stabilisiert werden, diese Aufgabe übernimmt IC 2. Die Peripherie rund um den Controller IC 1 dient zur Ankopplung der Ein- und Ausgänge. Die drei Leistungstransistoren T 1 bis T 3 sind MOSFETs, die durch ihren geringen Rds(on) nicht gekühlt zu werden brauchen, da fast keine Verlustleistung entsteht. An den Anschlussklemmen KL 3 bis KL 5 können die beschriebenen externen Bedienelemente angeschlossen werden. Die internen und externen Taster bzw. Schalter sind dann parallel geschaltet, so dass eine Bedienung sowohl am Basisgerät als auch extern möglich ist. Für die Einstellung der analogen Werte (Helligkeit, Farbe und Speed) sind die drei Potis R 15 bis R 17 zuständig. Die eingestellten Spannungen der jeweiligen Potis werden vom Controller digitalisiert und ausgewertet. Die extern anzuschließenden Potis werden ebenfalls auf die Analog- Eingänge des Controllers geführt und ausgewertet. Eine Programmierung, welches Poti – ob nun intern oder extern – aktiv sein soll, ist nicht notwendig, da der Controller wie beschrieben immer das zuletzt verwendete Poti als „aktiv“ speichert. Wird z. B. das externe Poti bedient, ist das interne nicht mehr aktiv und umgekehrt. Die drei LEDs D 1 bis D 3 dienen zur Anzeige des eingestellten Modus (1 bis 3) im Automatik-Betrieb.

Vorweg sei prinzipiell erwähnt, dass eine LED niemals direkt ohne Vorwiderstand an die Ausgänge der Schaltung angeschlossen werden darf. Ob man jedoch einen Vorwiderstand einsetzen muss oder nicht, hängt von den verwendeten LEDs bzw. LED-Anordnungen ab. Bei handelsüblichen LED-Stripes, deren Anschluss in Abbildung 6 skizziert ist, ist in den allermeisten Fällen kein Vorwiderstand erforderlich, da sich diese Vorwiderstände schon auf den LED-Platinen befinden (die Beschreibung hierzu sollte mit der LED-Platine mitgeliefert werden). Beim Anschluss einzelner bzw. in Gruppen zusammengefasster LEDs ist jedoch immer ein entsprechender Vorwiderstand einzusetzen. Wie man den Vorwiderstand auf einfachste Weise errechnet, wollen wir im Folgenden betrachten. Dazu müssen einige Angaben bekannt sein:

• Betriebsspannung (12 V bis 24 V),
• Flussspannung der LEDs (in Datenblättern als UF bezeichnet) und
• LED-Strom (IF), den man selbst bestimmen kann (in den Grenzen, die das jeweilige Datenblatt der LED vorgibt).

Es hat sich gezeigt, dass ein LED-Strom von ca. 15 bis 20 mA optimal ist. Eine weitere Erhöhung, z. B. auf 25 mA, bringt keine wesentlich höhere Lichtleistung, nur der Stromverbrauch steigt an. Der Vorwiderstand wird nun nach folgender Formel berechnet:

Da uns der Strom IF bekannt ist – wir entscheiden uns für 20 mA (0,02 A) –, gilt es lediglich, die Spannung URV (Spannung, die am Vorwiderstand abfällt) zu ermitteln. Hierzu brauchen wir nur die Summe aller Flussspannungen (UF) der einzelnen LEDs von der Betriebsspannung abzuziehen. Die Flussspannung UF der LED ist vorwiegend von der Farbe abhängig. Eine rote LED hat eine UF von ca. 1,8 V, eine weiße LED bringt es auf eine Flussspannung von bis zu 4,5 V. Die genauen Daten können den technischen Angaben der verwendeten LED entnommen werden. Schauen wir uns die Berechnung an den folgenden Beispielen, illustriert in Abbildung 8, genauer an.

Die in den Beispielen verwendete RGB-LED kann natürlich durch „normale“ einzelne LEDs ersetzt werden. Um die Berechnungen zu vereinfachen, gehen wir hier von einer UF = 3 V für alle drei Farben der RGB-LED aus. Beispiel A: Betrieb einer einzelnen LED pro Ausgang mit einer Betriebsspannung von 12 V. Die Spannung über dem Widerstand RV ergibt sich also wie folgt:

Da es diesen Widerstandswert in der E12-Reihe nicht gibt, wählen wir den nächstliegenden Widerstand mit 470 Ω.

Beispiel B: Will man mehrere LEDs betreiben, ist es im Sinne der Leistungsbilanz zweckmäßig, möglichst viele davon in Reihe zu schalten. Wie viele LEDs in Reihe geschaltet werden können, hängt von UB und UF ab. Bei einer UB von 12 V und einer Flussspannung von 3 V könnte man theoretisch 4 LEDs in Reihe schalten und käme genau auf 12 V. Dies ist aber nicht möglich, da hier keine Spannung mehr am Vorwiderstand abfallen kann. Also müssen wir die Anzahl der LEDs verringern. Maximal könnten bei 12 V Betriebsspannung also 3 LEDs in Reihe betrieben werden. In unserem abgebildeten Beispiel (B) haben wir 2 LEDs gewählt. Als Vorwiderstand ergibt sich:

Für diesen errechneten Wert könnte man einen 270-Ω- oder 330-Ω-Widerstand aus der E12-Reihe einsetzen.

Beispiel C: Dieses Beispiel entspricht im Prinzip dem Beispiel B mit dem Unterschied, dass die Betriebsspannung jetzt 24 V beträgt. Grundsätzlich gilt, je höher die Betriebsspannung, desto mehr LEDs lassen sich in Reihe schalten. Schalten wir 7 LEDs in Reihe, ergibt sich eine Gesamtspannung an den LEDs von 7 x 3 V = 21 V. Es bleiben also noch 3 V ( 24 - 21 V), die über den Vorwiderstand abfallen können. RV ist demnach :

Wie man in diesen Beispielen erkennt, fließt in jedem Strang ein Strom von ca. 20 mA. Der maximale Ausgangsstrom des Farbwechslers beträgt 1,5 A pro Kanal. Es können somit 75 (!) solcher Stränge parallel geschaltet werden, was bei 7 LEDs pro Strang eine maximale Anzahl von immerhin 525 LEDs pro Kanal ergibt. Damit sind auch größere LED-Anordnungen mit mehreren hundert LEDs ansteuerbar.