In questo tutorial imparerai come controllare un filamento LED COB con Arduino utilizzando una scheda driver per LED. I filamenti LED COB sono disposizioni ad alta densità di LED che si presentano in molte forme, dimensioni, colori e potenze diverse. L’immagine qui sotto mostra un filamento LED flessibile, che useremo in questo tutorial.
Sono comunemente usati nelle lampadine retrò ma sono ottimi per molte altre applicazioni di illuminazione, in particolare per l’illuminazione di miniature. Poiché funzionano a 3V e consumano solo 100mA, sono sicuri e divertenti da usare.
Iniziamo!
Componenti necessari
Di seguito la lista dei componenti necessari. Ho usato un Arduino Uno per questo progetto, ma qualsiasi altra scheda Arduino, o scheda ESP8266/ESP32 funzionerà altrettanto bene.
Il link per il filamento LED è per un filamento flessibile con colore caldo e giallo, che è il mio preferito. Ma puoi trovare anche altri colori e diverse temperature di colore (ad esempio bianco caldo vs bianco freddo).
Inoltre, ho scelto il driver LED LD24AJTA_MINI, perché lo avevo a disposizione. Ma qualsiasi altro driver LED che possa fornire fino a 100mA andrà bene.
Arduino Uno
Cavo USB per Arduino UNO
Set di fili Dupont
Breadboard
Driver LED LD24AJTA_MINI
Filamento LED COB flessibile
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Cosa sono i filamenti LED COB
I filamenti LED COB, o Chip-on-Board LED Filaments, sono una tecnologia LED in cui più chip LED sono montati direttamente su un substrato per formare un unico modulo.
Questo design permette una densità maggiore di LED in uno spazio compatto, risultando in una luce più luminosa e uniforme. La tecnologia COB offre anche una migliore gestione termica, garantendo che i LED funzionino in modo efficiente e abbiano una durata più lunga.
Filamenti flessibili e rigidi
Oltre alle comuni disposizioni piatte e rettangolari, i LED COB sono prodotti anche in forma di filamenti rigidi o flessibili. L’immagine qui sotto mostra alcune strisce di filamenti LED COB rigidi in diversi colori.
Nota che, pur essendo rigidi, sono anche fragili e si rompono facilmente. Devi maneggiarli con cura e non possono sopportare carichi meccanici.
Montati su un substrato flessibile, i filamenti LED diventano elementi luminosi flessibili simili a fili. L’immagine seguente mostra una striscia di filamento LED COB flessibile.
Se guardi da vicino puoi vedere i singoli LED all’interno di un filamento LED COB. Vedi immagine sotto.
I filamenti LED COB sono ora spesso usati nelle lampadine retrò, poiché assomigliano al filamento di tungsteno delle lampadine tradizionali. L’esempio sotto mostra due lampadine con filamenti LED COB flessibili e rigidi.
Nel portalampada c’è un piccolo circuito che trasforma la tensione di rete 110V/220V nella tensione molto più bassa che consuma il filamento LED COB. Il circuito controlla anche il flusso di corrente. Ne parleremo più avanti.
Specifiche
Il filamento LED COB che uso in questo progetto è lungo 130mm, funziona a 2.7-3.3V DC e la corrente massima è 100mA. Correnti e tensioni più alte brucerebbero rapidamente i LED.
Nota che i filamenti LED hanno polarità! Per identificare il polo positivo, osserva attentamente entrambi i pin. Il pin con un piccolo foro è il polo positivo. Vedi immagine sotto.
Puoi facilmente testare il filamento LED collegandolo a una fonte di alimentazione DC con la resistenza limitatrice di corrente adatta. Ad esempio, puoi usare l’uscita 5V del tuo Arduino e una resistenza da 100Ω. Vedi schema di collegamento sotto.
Il filamento LED COB ha una caduta di tensione di circa 3V e con un’alimentazione a 5V e una resistenza da 100Ω otteniamo una corrente di (5V-3V)/100Ω = 20mA. Il filamento LED si accenderà ma non sarà molto luminoso, perché non stiamo fornendo i 100mA completi.
Controllare il filamento LED con Arduino
Come puoi immaginare, potresti collegare e controllare un filamento LED come qualsiasi altro LED da un pin GPIO di Arduino. Un pin GPIO fornisce 5V e può erogare in sicurezza fino a 20mA (40mA max).
Possiamo quindi usare lo stesso circuito mostrato sopra ma collegare il polo positivo del filamento LED a un pin GPIO (~11), invece che a 5V. Il polo negativo del filamento LED rimane collegato a massa (GND). Vedi schema di collegamento sotto.
Ora puoi controllare il filamento LED come qualsiasi altro LED, ad esempio con il semplice esempio Blink:
const byte ledDriverPin = 11;
void setup() {
pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(ledDriverPin, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(ledDriverPin, HIGH);
delay(1000);
}
Nota che la resistenza limitatrice di corrente è solo 100Ω, rispetto ai 220Ω che solitamente useresti per un LED normale. Questo perché la caduta di tensione del filamento LED è circa il doppio (≈2.6V) rispetto a quella di un LED standard (≈1.3V).
Anche se il circuito sopra funziona, il filamento LED non è molto luminoso a causa della bassa corrente. Tuttavia, non possiamo fornire in sicurezza più di 20mA direttamente da un pin GPIO. Nella sezione successiva useremo quindi un driver LED per fornire più corrente al filamento LED.
Collegamento del filamento LED con Arduino e driver LED
I driver LED forniscono alimentazione e regolano la corrente che scorre verso un LED. Assicurano che i LED ricevano la giusta quantità di energia per funzionare efficientemente e prevengono danni da fluttuazioni di tensione. Con un driver LED possiamo fornire abbastanza corrente per far funzionare il filamento LED alla massima luminosità.
Driver LED LD24AJTA_MINI
Userò la scheda driver LED LD24AJTA_MINI . Funziona a 6-25V e può erogare fino a 910mA di corrente in uscita. Per maggiori informazioni dai un’occhiata al nostro tutorial su come Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .
L’immagine seguente mostra il cablaggio base del LD24AJTA_MINI. Come puoi vedere è molto semplice. L’alimentazione in ingresso va ai pin V e G , i LED sono collegati ai pin L+ e L- e la corrente in uscita può essere controllata tramite un segnale PWM sul pin D .
Poiché il LD24AJTA_MINI necessita di almeno 6V di tensione in ingresso, non possiamo alimentarlo dal pin 5V di Arduino. Per questo sto usando una batteria da 9V, ma qualsiasi altra alimentazione da 6 a 25V che possa fornire 100mA funzionerebbe altrettanto bene.
Collegare il driver LED ad Arduino
L’immagine seguente mostra come collegare il driver LED ad Arduino e il filamento LED al driver.
Per prima cosa colleghiamo la batteria al driver LED. Il polo positivo (+) va collegato al pin V (filo rosso) e il polo negativo (-) della batteria da 9V deve essere collegato al pin G (filo blu) del driver LED.
Ora colleghiamo anche il polo negativo della batteria da 9V al pin GND di Arduino. Questo è importante! Arduino e driver LED devono condividere la stessa massa.
Poiché vogliamo controllare la luminosità del filamento LED, dobbiamo usare il pin PWM (D) del driver LED. Collegalo al pin ~11 di Arduino (filo verde). Qualsiasi altro pin PWM funzionerebbe ugualmente.
Successivamente colleghiamo il filamento LED COB ai pin L+ e L- del driver LED (fili rosso e nero). Fai attenzione alla polarità! L’immagine sotto mostra come appare il circuito su una breadboard.
E questo è tutto. Con questo circuito possiamo pilotare il filamento LED alla sua corrente massima. Ancora meglio, puoi collegare più filamenti LED in serie e il driver LED si occuperà della corretta tensione di alimentazione.
Nella sezione successiva vedremo il codice necessario per controllare il filamento LED.
Codice per controllare il filamento LED
Useremo un segnale PWM sul pin GPIO ~11 per controllare la luminosità del filamento LED. Tuttavia, dobbiamo fare attenzione. Il LD24AJTA_MINI può erogare fino a 910mA di corrente in uscita, molto più alta dei 100mA massimi del filamento LED.
Questo significa che non possiamo accendere completamente il pin GPIO. Ho aumentato lentamente il valore PWM e per un valore di 60 ( analogWrite(pin, 60) ), misuro una corrente in uscita di 86mA e una tensione di 2.4V all’uscita del driver LED. Questa corrente è inferiore ai 100mA massimi del filamento LED, quindi possiamo scrivere un valore PWM fino a 60 ma non oltre.
L’esempio di codice seguente mostra il tipico programma Blink. Invece di digitalWrite , uso analogWrite e limito il valore massimo a 60, ma tutto il resto rimane uguale.
// 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);
}
Questo codice accende il filamento LED per un secondo (1000ms), poi lo spegne per un altro secondo, e poi il ciclo si ripete. Come detto sopra, assicurati di non superare il valore di 60 per analogWrite , altrimenti la corrente in uscita sarà troppo alta e danneggerai o brucerai il filamento LED.
Dimmerare il filamento LED è facile. L’esempio di codice seguente aumenta lentamente la luminosità da zero al massimo (60), con un ritardo di 100ms tra ogni incremento. Quando si raggiunge il massimo, il filamento LED si spegne per un secondo (1000ms).
// 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);
}
Ecco fatto! Ora sai come controllare filamenti LED COB flessibili con Arduino usando un driver LED LD24AJTA_MINI.
Divertiti ; )
Conclusioni
In questo post abbiamo imparato come controllare un filamento LED COB flessibile usando Arduino e un driver LED (LD24AJTA). Capendo i collegamenti e utilizzando gli esempi di codice forniti, puoi integrare facilmente questo filamento LED nei tuoi progetti.
Seguendo i passaggi di questa guida, puoi creare effetti di illuminazione dinamici e migliorare l’aspetto visivo dei tuoi progetti. Sperimenta con diversi livelli di luminosità e pattern per personalizzare il filamento LED secondo le tue esigenze.
Domande frequenti
D: Posso usare un driver LED diverso con il filamento LED COB e Arduino?
R: Sì, puoi usare un driver LED diverso purché sia compatibile con le specifiche del filamento LED COB e possa essere controllato da Arduino.
D: Come faccio a sapere se il cablaggio è corretto?
Per assicurarti che il cablaggio sia corretto, ricontrolla le connessioni tra filamento LED COB, driver LED e Arduino rispetto allo schema fornito. Testa il setup con un codice semplice per verificare che il LED risponda come previsto.
D: Posso regolare la luminosità del filamento LED COB usando Arduino?
Sì, puoi regolare la luminosità del filamento LED COB modificando il segnale PWM nel codice Arduino. Cambiando il duty cycle del segnale PWM puoi controllare la luminosità del LED.
D: Posso alimentare il filamento LED COB direttamente da un pin GPIO?
R: Il filamento LED usato qui assorbe 100mA a piena luminosità. È troppo per un pin GPIO, che ha una corrente massima raccomandata di 20mA. Puoi usare una resistenza limitatrice di corrente da 100Ω, ma il filamento LED non raggiungerà la piena luminosità.
D: Posso alimentare più filamenti LED COB?
R: Sì, puoi alimentare più filamenti LED se usi il driver LED. Collegali in serie e il driver LED si occuperà della corrente e della tensione corrette. Se vuoi controllare più filamenti LED individualmente, ti serviranno più driver LED collegati a pin GPIO diversi.
D: Posso alimentare filamenti LED COB più lunghi?
R: Più lungo è il filamento LED, maggiore è la corrente necessaria per la piena luminosità. Il driver LED si occuperà di questo, ma devi assicurarti di regolare il valore PWM di conseguenza e verificare che il driver LED possa fornire la corrente sufficiente.
