In diesem Tutorial lernst du, wie man Power-LEDs mit dem LD1500SB LED-Treiber und einem ESP32 steuert. Normale LEDs können direkt von einem GPIO-Pin aus gesteuert werden. Wenn du jedoch superhelle LEDs, wie die Cree-LEDs in deiner Taschenlampe, betreiben möchtest, benötigst du einen LED-Treiber.
Lass uns anfangen!
Benötigte Teile
Für dieses Projekt verwende ich ein älteres ESP32-Board (ESP32 lite), das zwar veraltet ist, aber noch erhältlich ist. Das ist das unten aufgeführte Modell. Es gibt ein Nachfolgemodell mit verbesserten Spezifikationen (link). Aber auch andere ESP32-, ESP8266- oder Arduino-Boards funktionieren für dieses Projekt.
Der bereitgestellte Link für die Power-LED zeigt eine weiße LED, aber du kannst LEDs in allen möglichen Farben und verschiedenen Farbtemperaturen (z.B. warmweiß vs. kaltweiß) bekommen. Der LD1500SB kann sogar kleine COB LEDs LEDs antreiben.
LD1500SB LED-Treiber
High-Power LED (weiß)
ESP32 lite
USB-Datenkabel
Dupont-Kabelsatz
Breadboard
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High-Power LEDs
Die High-Power LED, die wir hier verwenden, kann einen Strom von bis zu 700mA ziehen und erzeugt bis zu 170 Lumen Licht. Im Vergleich zu Standard-LEDs sind High-Power LEDs viel, viel heller (100x und mehr) und können einen Raum ausleuchten.
Allerdings werden sie auch sehr heiß und benötigen möglicherweise zusätzliche Kühlung. Die kleine Aluminium-Kühlplatte an der Power-LED reicht für bis zu 100mA aus. Wenn du länger höhere Ströme nutzt, solltest du ein zusätzliches Kühl-Element anbringen.
Die technischen Spezifikationen der oben genannten Power-LED sind wie folgt:
- Strom bis zu 700mA (kontinuierlich)
- Spitzenimpulsstrom 1000mA
bei 1/10 Tastverhältnis und 0,1ms Pulsbreite - Spannung: 3,2-3,6V
- Leistung: 3W
- 170 Lumen bei 700mA (typisch)
Ein weiterer Nachteil einer High-Power LED ist, dass wir sie nicht direkt von einem GPIO-Pin eines ESP32 oder Arduino steuern können, da der GPIO-Ausgangsstrom auf etwa 20mA begrenzt ist. Wir brauchen einen LED-Treiber, und im nächsten Abschnitt schauen wir uns den LD1500SB LED-Treiber genauer an.
Der LD1500SB LED-Treiber
LED-Treiber sorgen für die notwendige Leistungsregelung bei High-Power LEDs. Am wichtigsten ist, dass sie einen konstanten Strom durch die LED aufrechterhalten, um Überhitzung zu vermeiden. Das ist wichtig, da sich der Widerstand von LEDs bei Erwärmung ändert. Ohne Stromregelung können LEDs beschädigt werden.
LED-Treiber wandeln eine Eingangsspannung in einen geregelten Strom und eine Ausgangsspannung um, die zum Betrieb einer oder mehrerer LEDs geeignet ist. Der LD1500SB LED-Treiber, den wir in diesem Projekt verwenden, nimmt eine DC-Eingangsspannung von 2,9-6,1V und kann bis zu 16 LEDs antreiben. Nachfolgend die Spezifikationsdetails des LD1500SB Treibers:
- Eingangsspannung: DC 2,9-6,1V
- Für 3V, 3,3V, 3,7V, 5V, 6V LEDs
- Ausgangsstrom: 28-1500mA
- Maximale Ausgangsleistung: 8W
- Ausgangsstromgenauigkeit: ± 5%
- Niedrige Dropout-Spannung: 0,37V @ 1,5A
- Kann 1-16 Stück 2,9-6,1V LEDs antreiben
- Maximaler Strom 1,5A
- Stromregelung:
über einstellbaren Widerstand oder PWM-Steuerung
Ein besonderer Vorteil des LD1500SB ist die niedrige minimale Eingangsspannung von 2,9V. Das bedeutet, wir können diesen Treiber zusammen mit einem ESP32 an einer LiPo-Batterie (3,7V) betreiben. Zum Beispiel haben die LD24AJTA und die LD24AJTA_MINI LED-Treiber eine minimale Eingangsspannung von 6V.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Board sehr klein und geräuschlos ist. Die LD24AJTA und LD24AJTA _MINI Treiber sind Schaltnetzteile, die hochfrequentes Rauschen erzeugen können, was störend sein kann.
Ein Nachteil des LD1500SB ist die maximale Eingangsspannung von 6,1V, die im Vergleich zu den 25V der LD24AJTA und LD24AJTA _MINI niedrig ist. Für mehr Informationen zu anderen LED-Treibern, Power-LEDs und den LD24AJTA und LD24AJTA _MINI siehe unsere Tutorials Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino und Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .
CN5711 Stromregel-IC
Intern verwendet der LD1500SB den CN5711 Stromregel-IC und übernimmt die meisten seiner Funktionen. Hier ist ein Link zum CN5711 Datasheet . Das LD1500SB Treiber-Board fügt im Wesentlichen nur zwei Widerstände zum IC hinzu. Unten siehst du das Schaltbild des LD1500SB:
Es gibt einen festen Widerstand R ISET von 1kΩ und einen variablen Widerstand von 47kΩ, die den Ausgangsstrom steuern. Du kannst den maximalen Ausgangsstrom manuell mit dem variablen Widerstand einstellen. Das Bild unten zeigt die Position dieses variablen Widerstands auf dem LD1500SB Board:
Beachte, dass im Gegensatz zu den LD24AJTA und LD24AJTA _MINI der variable Widerstand das PWM-Signal am EN (Enable) Eingang überschreibt. Das bedeutet, du musst den Widerstand manuell und das PWM-Signal zur Regelung des Ausgangsstroms einstellen.
Pinbelegung des LD1500SB
Das Bild unten zeigt die Pinbelegung und die typische Anwendungsschaltung des LD1500SB LED-Treibers. Die Eingangsspannung von 2,9-6,1V muss an IN- und IN+ angeschlossen werden, während das PWM-Signal an den EN-Pad angeschlossen wird.
Die LEDs werden parallel an den Ausgängen L+ und L- auf der anderen Seite des Boards angeschlossen. Laut Spezifikation kannst du bis zu 16 LEDs anschließen, solange sie den maximalen Ausgangsstrom von 1500mA nicht überschreiten.
Im nächsten Abschnitt zeige ich dir, wie du den LD1500SB mit dem ESP32 lite verbindest, um eine Power-LED zu steuern.
Anschluss des LD1500SB und ESP32
Den LD1500SB anzuschließen ist einfach. Im folgenden Schaltplan verwende ich eine LiPo-Batterie als Stromversorgung für den ESP32 lite und die Power-LED.
Zuerst verbinden wir die Plus- und Minus-Ausgänge der LiPo-Batterie mit den Stromversorgungseingängen des ESP32 lite und des LD1500SB Boards (rote und schwarze Kabel).
Beachte, dass ich eine Masseverbindung (G) vom ESP32 zur LiPo-Batterie (schwarzes Kabel) hinzugefügt habe, um sicherzustellen, dass LiPo-Batterie, Board und ESP32 dieselbe Masse teilen, auch wenn der ESP32 über USB verbunden ist.
Als nächstes schließen wir die Power-LED an. Der L- Ausgang des LD1500SB muss mit dem Minuspol der LED verbunden werden und der L+ Ausgang mit dem Pluspol (blaue und rote Kabel). Unten siehst du, wie die Schaltung auf einem echten Breadboard aussieht:
Und das war’s. Du kannst jetzt den ESP32 lite über USB mit deinem Computer verbinden, er lädt die LiPo-Batterie (und läuft weiterhin mit seinem Programm). Wenn du den USB trennst, läuft der ESP32 lite auf Batterie.
Im nächsten Abschnitt zeige ich dir Beispielcode zur Steuerung der LED.
Code zur Steuerung von Power-LEDs mit LD1500SB und ESP32
Die Steuerung der Power-LED über den LD1500SB erfordert keinen speziellen Code. Du könntest das übliche Blink Programm verwenden, um die Schaltung zu testen. Bevor du das tust, solltest du aber besser prüfen, dass der Ausgangsstrom nicht zu hoch ist!
Einstellung des Ausgangsstroms
Beginne damit, einen kleinen PWM-Wert zu schreiben, z.B. 10 über analogWrite() an den Pin, an den die LED angeschlossen ist.
const byte ledPin = 5;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(ledPin, 10);
delay(1000);
analogWrite(ledPin, 0);
delay(1000);
}
Bevor du den Code hochlädst und ausführst, schließe ein Multimeter wie unten gezeigt an die Schaltung an. Wir brauchen es, um den Ausgangsstrom zu messen und einzustellen, der durch die LED fließt:
Stelle sicher, dass das Multimeter angeschlossen und auf Gleichstrommessung eingestellt ist. Jetzt kannst du den Code hochladen und ausführen. Beobachte das Multimeter und halte den Strom unter 100mA. Wenn du höher gehst, benötigst du zusätzliche Kühlung für die LED oder schaltest sie nur für sehr kurze Zeit ein (z.B. Blinken).
Du hast zwei Möglichkeiten, den Ausgangsstrom einzustellen. Entweder änderst du die PWM-Werte oder du drehst am variablen Widerstand auf dem LD1500SB Board. Am besten erhöhst du langsam den PWM-Wert bis zum Maximum von 255 und stellst gleichzeitig den variablen Widerstand so ein, dass der Ausgangsstrom unter 100mA bleibt.
Sobald du den Ausgangsstrom eingestellt hast, kannst du den gleichen Code schreiben, den du normalerweise zur Steuerung einer normalen LED verwenden würdest. Im nächsten Abschnitt schreiben wir Code zum Dimmen der Power-LED.
Dimmen der LED
Vorausgesetzt, du hast den Ausgangsstrom eingestellt, kannst du die LED mit diesem Code dimmen. Er erhöht die Helligkeit langsam von 0 bis zum Maximum von 255 und schaltet die LED dann für eine Sekunde aus. Dieser Zyklus wiederholt sich unendlich.
const byte ledPin = 5;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int b = 0; b < 255; b++) {
analogWrite(ledPin, b);
delay(100);
}
analogWrite(ledPin, 0);
delay(1000);
}
Und das war’s. Jetzt weißt du, wie du den LD1500SB LED-Treiber zur Steuerung von Power-LEDs verwendest!
Fazit
In diesem Tutorial hast du gelernt, wie man eine Power-LED mit einem ESP32 und dem LD1500SB LED-Treiber steuert. Dieselbe Schaltung und derselbe Code funktionieren auch mit einem ESP8266 oder Arduino. Wenn du sie aber mit einer LiPo-Batterie betreiben möchtest, solltest du einen Mikrocontroller wählen, der mit 3,3V läuft.
Die Verdrahtung und Funktion des LD1500SB LED-Treibers ist sehr ähnlich zu den LD24AJTA und LD24AJTA_MINI LED-Treibern, die wir in ähnlichen Projekten verwendet haben. Der größte Unterschied ist die niedrigere Eingangsspannung von 2,9V. Das macht ihn besonders geeignet für kleine, batteriebetriebene Projekte, die auf eine einzelne LiPo-Batterie oder die 3,3V- bzw. 5V-Stromversorgung des Mikrocontrollers angewiesen sind.
Allerdings begrenzt die vergleichsweise niedrige maximale Eingangsspannung von 6,1V seine Einsatzmöglichkeiten. Der LD24AJTA mit maximal 25V ermöglicht eine größere Auswahl an Stromversorgungen.
Viel Spaß beim Experimentieren mit Power-LEDs und wenn du Fragen hast, zögere nicht zu fragen!
Häufig gestellte Fragen
F: Wie verbinde ich den LD1500SB LED-Treiber mit dem ESP32?
A: Um den LD1500SB LED-Treiber mit dem ESP32 zu verbinden, verdrahte einfach die Ein- und Ausgänge gemäß dem bereitgestellten Schaltplan. Achte auf korrekte Stromversorgung und Masseverbindungen.
F: Kann ich mehrere LD1500SB LED-Treiber verwenden, um mehrere Power-LEDs zu steuern?
A: Ja, du kannst mehrere LD1500SB LED-Treiber verwenden, um mehrere Power-LEDs gleichzeitig zu steuern.
F: Wie kann ich den Power-LED-Treiber vor Überstrom oder Überhitzung schützen?
A: Um die Power-LED vor Überstrom zu schützen, solltest du einen Konstantstrom-LED-Treiber verwenden, zum Beispiel den hier verwendeten LD1500SB.
Um die LED vor Überhitzung zu schützen, überschreite nicht den maximalen Strom für die LED und füge ein zusätzliches Kühl-Element auf der Rückseite hinzu.
F: Unterstützt der LD1500SB LED-Treiber Dimmfunktionen für Power-LEDs?
A: Ja, der LD1500SB LED-Treiber unterstützt Dimmfunktionen über PWM-Steuerung.
F: Gibt es spezielle Sicherheitsvorkehrungen beim Arbeiten mit Hochstrom-Power-LEDs und dem LD1500SB Treiber?
A: Beim Arbeiten mit Hochstrom-Power-LEDs und dem LD1500SB Treiber solltest du die Ströme im Auge behalten und für ausreichende Kühlung sorgen. Power-LEDs können sehr heiß werden!
