Contrôler une LED filament avec Arduino

Dans ce tutoriel, vous apprendrez comment contrôler un filament LED COB avec Arduino en utilisant une carte driver LED. Les filaments LED COB sont des agencements de LED à haute densité qui existent en différentes formes, tailles, couleurs et puissances. La photo ci-dessous montre un filament LED flexible, que nous utiliserons dans ce tutoriel.

Ils sont couramment utilisés dans les ampoules rétro, mais conviennent aussi à de nombreuses autres applications d’éclairage, notamment pour l’illumination de miniatures. Fonctionnant sous 3V et ne consommant que 100mA, ils sont sûrs et amusants à manipuler.

Commençons !

Pièces requises

Voici la liste des pièces nécessaires. J’ai utilisé un Arduino Uno pour ce projet, mais n’importe quelle autre carte Arduino, ou une carte ESP8266/ESP32 fonctionnera tout aussi bien.

Le lien pour le filament LED correspond à un filament flexible de couleur jaune chaud, ma préférée. Mais vous pouvez choisir d’autres couleurs et températures de couleur (par exemple blanc chaud vs blanc froid).

J’ai aussi choisi le driver LED LD24AJTA_MINI, car je l’avais sous la main. Mais tout autre driver LED capable de fournir jusqu’à 100mA conviendra.

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Qu’est-ce qu’un filament LED COB

Les filaments LED COB, ou Chip-on-Board, sont une technologie LED où plusieurs puces LED sont montées directement sur un substrat pour former un module unique.

Cette conception permet une densité plus élevée de LED dans un espace compact, produisant une lumière plus brillante et uniforme. La technologie COB offre aussi une meilleure gestion thermique, garantissant une efficacité et une durée de vie accrues des LED.

Filaments flexibles et rigides

En plus des agencements plats et rectangulaires classiques, les LED COB sont aussi produites sous forme de filaments rigides ou flexibles. La photo ci-dessous montre des bandes de filaments LED COB rigides de différentes couleurs.

Notez que bien qu’ils soient rigides, ils sont aussi fragiles et se cassent facilement. Il faut les manipuler avec précaution et ne pas leur appliquer de charge mécanique.

Montés sur un substrat flexible, les filaments LED deviennent des éléments d’éclairage flexibles, semblables à des fils. La photo suivante montre une bande de filament LED COB flexible.

En regardant de près, on peut distinguer les LED individuelles dans un filament LED COB. Voir la photo ci-dessous.

Les filaments LED COB sont maintenant souvent utilisés dans les ampoules rétro, car ils ressemblent au filament en tungstène des ampoules traditionnelles. L’exemple ci-dessous montre deux ampoules utilisant des filaments LED COB flexibles et rigides.

Dans la douille de l’ampoule se trouve un petit circuit qui transforme la tension secteur 110V/220V en une tension beaucoup plus basse adaptée au filament LED COB. Ce circuit contrôle aussi le courant. Nous y reviendrons plus tard.

Spécifications

Le filament LED COB utilisé dans ce projet mesure 130 mm de long, fonctionne sous 2,7-3,3V DC et le courant maximal est de 100mA. Au-delà, les LED brûleront rapidement.

Notez que les filaments LED ont une polarité ! Pour identifier le pôle positif, regardez bien les deux broches. Celle avec un petit trou est le pôle positif. Voir la photo ci-dessous.

Vous pouvez facilement tester le filament LED en le connectant à une source DC avec une résistance de limitation de courant adaptée. Par exemple, vous pouvez utiliser la sortie 5V de votre Arduino avec une résistance de 100Ω. Voir le schéma de câblage ci-dessous.

Le filament LED COB a une chute de tension d’environ 3V et avec une alimentation 5V et une résistance de 100Ω, on obtient un courant de (5V-3V)/100Ω = 20mA. Le filament s’allume mais pas très fort, car on ne fournit pas les 100mA complets.

Contrôler un filament LED avec Arduino

Comme vous pouvez le deviner, vous pouvez connecter et contrôler un filament LED comme n’importe quelle autre LED depuis une broche GPIO d’un Arduino. Une broche GPIO fournit 5V et peut délivrer en toute sécurité jusqu’à 20mA (40mA max).

On peut donc utiliser le même circuit que ci-dessus, mais connecter le pôle positif du filament LED à une broche GPIO (~11) au lieu du 5V. Le pôle négatif reste connecté à la masse (GND). Voir le schéma de connexion ci-dessous.

Vous pouvez maintenant contrôler le filament LED comme une LED classique, par exemple avec l’exemple simple Blink :

const byte ledDriverPin = 11;

void setup() {
  pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledDriverPin, LOW);
  delay(1000);
  digitalWrite(ledDriverPin, HIGH);
  delay(1000);
}

Notez que la résistance de limitation de courant est seulement de 100Ω, contre 220Ω habituellement pour une LED normale. C’est parce que la chute de tension du filament LED est environ deux fois plus élevée (≈2,6V) que celle d’une LED standard (≈1,3V).

Bien que ce circuit fonctionne, le filament LED n’est pas très lumineux à cause du faible courant. Or, on ne peut pas fournir plus de 20mA directement depuis une broche GPIO. Dans la section suivante, nous utilisons donc un driver LED pour fournir plus de courant au filament LED.

Câblage du filament LED avec Arduino et driver LED

Les drivers LED fournissent l’alimentation et régulent le courant vers une LED. Ils garantissent que les LED reçoivent la bonne puissance pour fonctionner efficacement et évitent les dommages dus aux fluctuations de tension. Avec un driver LED, on peut fournir assez de courant pour faire fonctionner notre filament LED à pleine luminosité.

Driver LED LD24AJTA_MINI

Je vais utiliser la LD24AJTA_MINI carte driver LED ici. Elle fonctionne sous 6-25V et peut délivrer jusqu’à 910mA de courant de sortie. Pour plus d’informations, consultez notre tutoriel sur comment Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .

La photo suivante montre le câblage de base du LD24AJTA_MINI. Comme vous pouvez le voir, c’est très simple. L’alimentation d’entrée va aux broches V et G , les LED sont connectées aux broches L+ et L- et le courant de sortie peut être contrôlé via un signal PWM sur la broche D .

Comme le LD24AJTA_MINI nécessite au moins 6V en entrée, on ne peut pas l’alimenter depuis la broche 5V de l’Arduino. J’utilise donc une batterie 9V, mais toute autre alimentation 6-25V capable de fournir 100mA conviendra.

Connexion du driver LED à l’Arduino

La photo suivante montre comment connecter le driver LED à l’Arduino et le filament LED au driver.

D’abord, connectez la batterie au driver LED. Le pôle positif (+) doit être connecté à la broche V (fil rouge) et le pôle négatif (-) de la batterie 9V à la broche G (fil bleu) du driver LED.

Ensuite, connectez aussi le pôle négatif de la batterie 9V à la broche GND de l’Arduino. C’est important ! Arduino et driver LED doivent partager la même masse.

Pour contrôler la luminosité du filament LED, utilisez la broche PWM (D) du driver LED. Connectez-la à la broche ~11 de l’Arduino (fil vert). Toute autre broche PWM conviendrait aussi.

Puis, connectez le filament LED COB aux broches L+ et L- du driver LED (fils rouge et noir). Faites attention à la polarité ! La photo ci-dessous montre ce circuit sur une breadboard.

Et voilà. Avec ce circuit, on peut alimenter le filament LED à son courant maximal. Mieux encore, vous pouvez connecter plusieurs filaments LED en série, le driver LED s’occupera de la tension d’alimentation correcte.

Dans la section suivante, nous verrons le code nécessaire pour contrôler le filament LED.

Code pour contrôler le filament LED

Nous allons utiliser un signal PWM sur la broche GPIO ~11 pour contrôler la luminosité du filament LED. Cependant, il faut être prudent. Le LD24AJTA_MINI peut délivrer jusqu’à 910mA, bien plus que les 100mA max du filament LED.

Cela signifie qu’on ne peut pas activer pleinement la broche GPIO. J’ai augmenté lentement la valeur PWM et pour une valeur de 60 ( analogWrite(pin, 60) ), je mesure un courant de sortie de 86mA et une tension de 2,4V à la sortie du driver LED. Ce courant est inférieur au maximum de 100mA du filament LED. On peut donc écrire une valeur PWM jusqu’à 60, mais pas au-delà.

L’exemple de code suivant montre le programme Blink typique. Au lieu de digitalWrite , j’utilise analogWrite et je limite la valeur maximale à 60, tout le reste reste identique.

// Blink for LED filament and 
// D24AJTA_MINI LED Driver
const byte ledDriverPin = 11;

void setup() {
  pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(ledDriverPin, 60); # 60 max!
  delay(1000);
  analogWrite(ledDriverPin, 0);
  delay(1000);
}

Ce code allume le filament LED pendant une seconde (1000 ms), puis l’éteint pendant une autre seconde, et répète le cycle. Comme mentionné, ne dépassez pas la valeur 60 pour analogWrite , sinon le courant de sortie sera trop élevé et vous risquez d’endommager ou brûler le filament LED.

Le réglage de la luminosité du filament LED est aussi facile. Le code suivant augmente lentement la luminosité de zéro à la valeur maximale (60), avec un délai de 100 ms entre chaque incrément. Une fois la valeur maximale atteinte, le filament LED s’éteint pendant une seconde (1000 ms).

// Dimming for LED filament and 
// D24AJTA_MINI LED Driver
const byte ledDriverPin = 11;

void setup() {
  pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  for(int b=0; b<60; b++) {
    analogWrite(ledDriverPin, b);  # 60 max!
    delay(100);
  }
  analogWrite(ledDriverPin, 0);
  delay(1000);
}

Et voilà ! Vous savez maintenant comment contrôler des filaments LED COB flexibles avec Arduino en utilisant un driver LED LD24AJTA_MINI.

Amusez-vous bien ; )

Conclusions

Dans cet article, nous avons appris à contrôler un filament LED COB flexible avec un Arduino et un driver LED (LD24AJTA). En comprenant les connexions et en utilisant les exemples de code fournis, vous pouvez facilement intégrer ce filament LED dans vos projets.

En suivant les étapes de ce guide, vous pouvez créer des effets d’éclairage dynamiques et améliorer l’aspect visuel de vos projets. Expérimentez avec différents niveaux de luminosité et motifs pour personnaliser le filament LED selon vos besoins.

Questions fréquentes

Q : Puis-je utiliser un autre driver LED avec le filament LED COB et l’Arduino ?

R : Oui, vous pouvez utiliser un autre driver LED tant qu’il est compatible avec les spécifications du filament LED COB et peut être contrôlé par l’Arduino.

Q : Comment savoir si le câblage est correct ?

Pour vérifier le câblage, revérifiez les connexions entre le filament LED COB, le driver LED et l’Arduino selon le schéma fourni. Testez le montage avec un code simple pour vérifier que la LED réagit comme prévu.

Q : Puis-je ajuster la luminosité du filament LED COB avec l’Arduino ?

Oui, vous pouvez ajuster la luminosité du filament LED COB en modifiant le signal PWM dans le code Arduino. En changeant le rapport cyclique du signal PWM, vous contrôlez la luminosité de la LED.

Q : Puis-je alimenter le filament LED COB directement depuis une broche GPIO ?

R : Le filament LED utilisé ici consomme 100mA à pleine luminosité. C’est trop pour une broche GPIO, dont le courant maximal recommandé est de 20mA. Vous pouvez utiliser une résistance de limitation de 100Ω, mais le filament ne sera pas à pleine luminosité.

Q : Puis-je alimenter plusieurs filaments LED COB ?

R : Oui, vous pouvez alimenter plusieurs filaments LED si vous utilisez un driver LED. Connectez-les en série et le driver s’occupera du courant et de la tension corrects. Pour contrôler plusieurs filaments individuellement, vous aurez besoin de plusieurs drivers LED connectés à différentes broches GPIO.

Q : Puis-je alimenter des filaments LED COB plus longs ?

R : Plus le filament LED est long, plus il nécessite de courant pour une pleine luminosité. Le driver LED s’en chargera, mais vous devez ajuster la valeur PWM en conséquence et vérifier que le driver peut fournir le courant suffisant.