En este tutorial aprenderás a controlar LEDs de alta corriente con el driver LD24AJTA y Arduino. Los LEDs estándar se usan típicamente como luces indicadoras y pueden ser controlados directamente desde un pin GPIO de Arduino. Sin embargo, para controlar LEDs súper brillantes, como los Cree, se requiere un poco más de trabajo.
En este proyecto usaremos una placa driver LD24AJTA para controlar LEDs de alta potencia y súper brillantes con un Arduino. Ten en cuenta que también tenemos un tutorial para el muy similar LD24AJTA_MINI: Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI.
¡Vamos a empezar!
Partes necesarias
A continuación la lista de partes necesarias. Usé un Arduino Uno para este proyecto, pero cualquier otra placa Arduino o placa ESP8266/ESP32 funcionará igual de bien. El enlace proporcionado para el LED de potencia es para un LED blanco, pero puedes conseguir todo tipo de colores e incluso diferentes temperaturas de color (por ejemplo, blanco cálido vs blanco frío).
Driver LD24AJTA para LED
LED de alta potencia (blanco)
Arduino Uno
Juego de cables Dupont
Protoboard
Cable USB para Arduino UNO
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LEDs estándar versus LEDs de potencia
En esta sección analizamos los LEDs de potencia, cómo se comparan con los LEDs estándar y qué necesitas para controlarlos.
LEDs estándar
Probablemente estés familiarizado con los pequeños LEDs estándar de 5mm o 3mm LEDs que se usan comúnmente como luces indicadoras o en juguetes. La imagen a continuación muestra un típico LED estándar blanco de 5mm.
Estos LEDs consumen muy poca energía, alrededor de 20mA a 3V. Puedes controlarlos directamente desde un pin GPIO de Arduino, lo cual es genial. Sin embargo, no son muy brillantes; tal vez hasta 1 lumen, suficiente para una luz nocturna pero no mucho más. Consulta nuestro tutorial sobre How to build a motion activated night light, para un ejemplo de aplicación.
LEDs de potencia
Los LEDs de potencia, en cambio, son mucho, mucho más brillantes. Por ejemplo, un solo LED de alta potencia Cree LED puede generar hasta 350 lúmenes, ¡eso es 350 veces más brillante que el LED estándar mostrado arriba!
Y, aunque los LEDs de potencia no son mucho más grandes que los LEDs estándar, consumen mucha más corriente y se calientan bastante, por lo que normalmente necesitan un disipador de calor o refrigeración adicional. Por ejemplo, el LED de alta potencia que listamos en las partes necesarias consume hasta 700mA y viene con una placa de aluminio en forma de estrella como disipador.
Ten en cuenta que el LED real es la pequeña mancha amarilla en el centro de la placa, que tiene aproximadamente el mismo diámetro que un LED estándar de 3mm. La mayoría de estos LEDs usan un 3535 SMD LED chip y vienen con diferentes colores, ángulos de visión, temperatura de luz y disipadores.
Las especificaciones técnicas del LED de alta potencia que usamos aquí son las siguientes:
- corriente hasta 700mA (continuamente)
- corriente pico de pulso 1000mA (con ciclo de trabajo 1/10 y ancho de pulso 0.1ms)
- voltaje: 3.2-3.6V
- potencia: 3W
- 170 lúmenes a 700mA (típico)
Un pin GPIO de Arduino puede entregar un máximo de 40mA, mucho menos que los 700mA que consume un LED de alta potencia a brillo máximo. Por lo tanto, no puedes conectar un LED de potencia directamente a un Arduino, sino que debes usar un driver para LED.
En la siguiente sección veremos dicho driver; el driver LD24AJTA.
Presentando el driver LD24AJTA
La placa driver LD24AJTA acepta una entrada de 6-25V y entrega una corriente regulada entre 30 y 900mA. La imagen a continuación muestra el pinout de la placa.
La placa contiene un convertidor buck que reduce el voltaje de entrada y un PT4115 IC driver para LED que regula la corriente y la mantiene constante. Esto es importante, ya que la resistencia de los LEDs de potencia cambia al calentarse, lo que puede causar sobrecalentamiento si la corriente no se controla.
El voltaje de entrada (DC) se suministra en los pines VIN+ y GND. Un potenciómetro (Pot) permite ajustar manualmente la corriente de salida. También hay una entrada PWM que acepta una señal PWM entre 100Hz y 20kHz para controlar electrónicamente la corriente de salida.
La siguiente lista muestra las especificaciones detalladas del LD24AJTA:
- Controlador Step-down de Corriente Constante
- 6-25V 900mA Step-down
- Driver LED con atenuación 5000:1
- Voltaje de trabajo: DC 6-25V
(para LED o tiras LED de 6V, 9V, 12V, 18V, 24V) - Corriente de salida: 30-900mA
Cambiando la resistencia RCS, la corriente máxima puede alcanzar 1200mA - Potencia máxima de salida: 20W
- Regulación de corriente
(mediante resistencia ajustable o control PWM) - Control de encendido/apagado y brillo con un solo pin usando voltaje DC o PWM
- Frecuencia de conmutación hasta 1MHz
- Precisión típica de corriente de salida del 5%
- Protección inherente contra circuito abierto del LED
- Alta eficiencia (hasta 97%)
- Detección de corriente en el lado alto
Como se mencionó, la corriente de salida del driver LD24AJTA puede controlarse manual o electrónicamente. En las siguientes dos secciones veremos cómo hacerlo.
Control manual de corriente
Para control manual de corriente, conecta el LD24AJTA a una fuente de alimentación de 6 a 25V y uno o varios LEDs en serie a la salida LED. La corriente de salida se puede ajustar girando el potenciómetro (Pot) hacia la derecha o izquierda.
Control electrónico de corriente
Para controlar la corriente de salida electrónicamente, proporciona una señal PWM en la entrada PWM. La fuente de alimentación y los LEDs se conectan igual que antes.
Nota: cuando usas la entrada PWM para controlar la corriente, la configuración del potenciómetro se ignora. En otras palabras, no puedes controlar la corriente de salida manual y electrónicamente al mismo tiempo.
IC driver PT4115
El LD24AJTA usa el PT4115 IC driver para LED como se muestra en el esquema a continuación:
Si observas el esquema, verás que el potenciómetro (RP1) está conectado al pin DIM del PT4115 y no al circuito de detección de corriente (RCS). Por lo tanto, la señal PWM tiene prioridad sobre la configuración del potenciómetro.
Si usas la entrada PWM pero quieres una corriente máxima distinta a 900mA, puedes reemplazar la resistencia RCS en la placa por un valor adecuado. RCS significa: Resistencia para Detección de Corriente.
Puedes calcular el valor requerido de la resistencia como I out = 0.1/RCS . La tabla a continuación muestra algunos valores comunes de resistencias y las corrientes de salida correspondientes. La resistencia por defecto es de 0.11 Ω, lo que resulta en una corriente máxima de salida de aproximadamente 900 mA.
| RCS | corriente máxima I out |
|---|---|
| 1.0 Ω | 100 mA |
| 0.5 Ω | 200 mA |
| 0.2 Ω | 500 mA |
| 0.11 Ω | 900 mA |
| 0.1 Ω | 1000 mA |
En la siguiente sección conectamos el LD24AJTA al Arduino y usamos su salida PWM para controlar la corriente del LED y atenuarlo.
Conectando el LD24AJTA y Arduino
Conectar el LD24AJTA al Arduino es muy sencillo. Primero conecta los pines GND del LD24AJTA y de la fuente de alimentación (batería) al pin GND del Arduino (cables negros). Según el esquema, puede ser suficiente conectar solo uno de los pines GND del LD24AJTA, pero para mayor seguridad conecté ambos a GND. Mira la imagen del cableado a continuación.
Luego conecta el polo positivo de la fuente de alimentación (batería) a la entrada VIN del LD24AJTA. Estoy usando una batería de 9V aquí, que es suficiente para probar el circuito. Pero para una aplicación seria necesitarás una fuente que pueda entregar una corriente continua de 1A. Una batería típica de 9V está limitada a 600mAH, suficiente para encender el LED pero no durará mucho. Puedes conseguir baterías recargables de 9V con capacidad de 1000mAH (link), que durarán un poco más.
Luego conecta la entrada PWM del LD24AJTA a un pin de salida PWM del Arduino (cable verde). Yo elegí el pin 6, pero cualquiera de los pines PWM ~3, ~5, ~6, ~9, ~10, ~11 funcionará.
Finalmente, conecta el LED de potencia a las salidas LED+ y LED- del LD24AJTA (cables azul y rojo). Asegúrate de conectar con la polaridad correcta.
Ahora escribimos el código para controlar el LED.
Código para controlar LEDs de potencia con Arduino
Con el driver LD24AJTA conectado, el código para controlar un LED de potencia no difiere del control de un LED estándar. A continuación está el código común para parpadear que enciende el LED por un segundo y luego lo apaga por otro segundo.
// Switching LED on and off
const byte ledPin = 6;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
analogWrite(ledPin, LOW);
delay(1000);
}
Si necesitas ayuda con este código, consulta nuestro tutorial sobre How To Blink An LED Using Arduino .
De manera similar, para atenuar el LED se usa el habitual analogWrite() y Modulación por Ancho de Pulso (PWM) para aumentar lentamente el brillo del LED de 0 a 255.
// Dimming the LED
const byte ledPin = 6; // PWM
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int b = 0; b < 256; b++) {
analogWrite(ledPin, b);
delay(100);
}
}
Si quieres controlar el brillo del LED basado en sensores externos, mira el ejemplo en How use Arduino to control an LED with a Potentiometer y How to detect light using an Arduino.
Y eso es todo. Ahora sabes cómo controlar LEDs súper brillantes de alta corriente con un Arduino usando la placa driver LD24AJTA. Hay dos opciones más, que discutimos en la siguiente sección.
Otras placas driver para LED
Hay tres otras placas driver para LED que me gustaría mencionar. Primero está la LD24AJTA_MINI, que es esencialmente igual que la LD24AJTA, solo que con un factor de forma un poco más pequeño. Mira la siguiente imagen:
También tenemos un tutorial para ese driver: Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI.
La siguiente placa interesante es la LD06AJSA/B, mostrada abajo.
Esta es una buena opción si quieres manejar LEDs de alta corriente, ya que puede entregar hasta 1500mA, mientras que la LD24AJTA está limitada a 1000mA.
Una opción para LEDs menos exigentes en potencia es la LD2635MA, que es más pequeña y barata que la LD24AJTA y la LD06AJSA, pero solo puede entregar hasta 350mA. Mira una imagen de esa placa abajo.
Las tres placas soportan control manual o electrónico de la corriente de salida. La siguiente tabla ofrece una comparación rápida de las tres opciones:
| Driver | Vin | corriente máxima I out |
|---|---|---|
| LD06AJSA/B | 2.8-6V | 1500mA |
| LD2635MA | 5-27V | 350mA |
| LD24AJTA | 6-25V | 900mA |
Usar LEDs de potencia sin driver
Si no quieres usar un driver para LED, existen LEDs de potencia con resistencia limitadora de corriente integrada que puedes conectar directamente a una fuente de alimentación. Por ejemplo, el LED de potencia abajo funciona a 5V y tiene una resistencia integrada de 68Ω.
Sin embargo, suelen estar limitados a corrientes más bajas y no son tan brillantes como el LED listado en las partes necesarias. A pesar de la corriente más baja, aún no puedes controlarlos directamente desde un pin GPIO de Arduino, por lo que necesitarás algún circuito adicional para conmutarlos electrónicamente (por ejemplo, MOSFET, transistor).
Conclusión
En conclusión, hemos aprendido con éxito cómo controlar LEDs de alta corriente y súper brillantes usando el driver LD24AJTA y Arduino. Al entender los componentes necesarios y las conexiones, pudimos crear un circuito funcional para regular el brillo de los LEDs.
¡Diviértete extendiendo el circuito básico con funcionalidades adicionales!
Preguntas frecuentes
P: ¿Cómo conecto el driver LD24AJTA al Arduino?
R: Para conectar el driver LD24AJTA al Arduino, simplemente conecta los pines de entrada y salida según el diagrama de circuito proporcionado. Asegúrate de las conexiones correctas de alimentación y tierra para un funcionamiento sin problemas.
P: ¿Es posible usar múltiples drivers LD24AJTA para controlar varios LEDs de potencia?
R: Sí, puedes usar múltiples drivers LD24AJTA para controlar varios LEDs de potencia simultáneamente. Esto permite escalabilidad y flexibilidad en tus proyectos de iluminación.
P: ¿Cómo puedo proteger el driver LD24AJTA de sobrecorriente o sobrecalentamiento?
R: Para proteger el driver LD24AJTA de sobrecorriente o sobrecalentamiento, puedes añadir resistencias limitadoras externas, disipadores de calor y ventiladores de refrigeración.
P: ¿El driver LD24AJTA soporta funciones de atenuación para LEDs de potencia?
R: Sí, el driver LD24AJTA soporta funciones de atenuación mediante control PWM, permitiéndote ajustar los niveles de brillo de los LEDs de potencia según los requerimientos de tu proyecto.
P: ¿Hay precauciones de seguridad específicas al trabajar con LEDs de alta corriente y el driver LD24AJTA?
R: Al trabajar con LEDs de alta corriente y el driver LD24AJTA, asegúrate de proporcionar una refrigeración adecuada. ¡Los LEDs de potencia, incluso con disipadores, pueden calentarse mucho!
P: ¿Puedo usar el driver LD24AJTA con LEDs RGB de potencia para mezcla de colores?
R: Sí, el driver LD24AJTA puede usarse con LEDs RGB de potencia para aplicaciones de mezcla de colores. Controlando la intensidad de cada canal de color, puedes lograr una amplia gama de colores.
P: ¿Puedo usar el driver LD24AJTA junto con sensores para control automático de iluminación?
R: Sí, puedes integrar sensores como sensores de movimiento, luz o temperatura con el driver LD24AJTA y Arduino para habilitar el control automático de iluminación basado en condiciones ambientales o interacciones del usuario.
