In questo tutorial imparerai come regolare la luminosità di un LED ad alta potenza con il driver LD24AJTA_MINI e Arduino. I LED ad alta potenza sono simili ai LED normali ma molto, molto più luminosi. Poiché richiedono una corrente più elevata, non possono essere collegati direttamente a un pin GPIO, ma è necessario utilizzare un driver per LED. Come utilizzare un driver per LED è ciò che imparerai nelle sezioni seguenti.
Qui userò il driver LED LD24AJTA_MINI, ma abbiamo anche un tutorial per il driver molto simile LD24AJTA: Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino .
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. Tuttavia, usando una scheda ESP8266/ESP32 la tensione massima in ingresso all’ingresso analogico è 3,3V e non 5V come per Arduino Uno.
Il link fornito per il LED di potenza è per un LED di colore bianco, ma puoi trovare altri colori e diverse temperature di colore (ad esempio bianco caldo vs bianco freddo). Ti servirà anche un potenziometro, ma qualsiasi potenziometro tra 5K e 50K andrà bene.
Arduino Uno
Set di fili Dupont
Breadboard
Cavo USB per Arduino UNO
Driver LED LD24AJTA_MINI
Potenziometro 10KΩ
LED ad alta potenza (bianco)
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LED ad alta potenza
Scoprirai che i LED ad alta potenza si presentano in varie forme e dimensioni. Ma quello a potenza minore che userò qui solitamente ha questo aspetto:
Hanno una piastra di raffreddamento a forma di disco o stella, poiché a causa del loro consumo di corrente elevato (>100mA) si riscaldano facilmente e necessitano di raffreddamento extra.
Al contrario, i LED standard funzionano tipicamente a 10mA-20mA e non si scaldano nemmeno. Tuttavia, i LED ad alta potenza sono molto, molto più luminosi dei LED normali (100 volte o più) e possono illuminare una stanza.
Il LED ad alta potenza che userò qui (elencato sopra) può assorbire fino a 700mA e produce fino a 170 lumen di luce. È circa 170 volte più luminoso di un LED normale.
Lo svantaggio di un LED ad alta potenza è che non possiamo controllarlo direttamente da un pin GPIO di Arduino, poiché la corrente massima in uscita dal GPIO è limitata a 40mA (e anche questo è meglio evitarlo). Serve un driver per LED e nella sezione successiva esamineremo più da vicino alcuni driver per LED.
Nozioni di base sui driver per LED
I driver per LED sono componenti essenziali in quasi tutti i sistemi di illuminazione a LED. Forniscono la regolazione di potenza necessaria affinché i LED ad alta potenza funzionino in modo ottimale. Queste schede tipicamente convertono una tensione più alta (AC o DC) in una tensione più bassa (DC) adatta ai LED. Soprattutto, mantengono un flusso di corrente costante attraverso il LED. Senza una corretta regolazione della corrente, i LED possono danneggiarsi facilmente o non funzionare in modo efficiente.
Un driver per LED contiene un circuito regolatore switching che commuta rapidamente la tensione di ingresso per controllare la tensione di uscita. Questa commutazione permette al driver di ridurre la tensione in modo efficiente minimizzando le perdite di potenza. Tipicamente contiene anche un induttore che rilascia energia durante il processo di commutazione e aiuta a regolare la tensione e la corrente di uscita. Infine contiene un regolatore di corrente che controlla la quantità di corrente che scorre attraverso i LED per evitare surriscaldamenti e garantire una luminosità costante.
Molte schede driver per LED più piccole utilizzano un comune IC, il PT4115, come componente principale. Esamineremo questo IC nella sezione successiva.
PT4115
Il PT4115 è un convertitore step-down induttivo in modalità conduzione continua. Può pilotare uno o più LED da una sorgente di tensione superiore alla tensione totale della catena di LED. Il seguente circuito tipico mostra come usare il PT4115.
Nota che il circuito tipico mostra un alimentatore AC, ma tutte le schede driver per LED di cui parleremo supportano solo alimentazione DC! Non collegarle a tensione AC!
Il circuito tipico mostra anche un piccolo induttore (68uH) e una resistenza Rs (0,13Ω). Riconoscerai questi componenti hardware sulle schede driver LED mostrate più avanti.
La tensione di ingresso ammessa per il PT4115 va da 6V a 30V e la corrente massima in uscita è 1,2A! Nota che le schede elencate più avanti potrebbero avere specifiche leggermente diverse, dovute a raccomandazioni differenti o modifiche alla resistenza Rs, che controlla la corrente massima in uscita.
LD24AJTA_MINI
Il driver LED LD24AJTA_MINI è basato sul PT4115. La tensione di alimentazione consigliata è tra 6V e 25V e fornisce una corrente di uscita regolabile esternamente fino a 910mA. A seconda della tensione di alimentazione, il LD24AJTA_MINI può erogare fino a 22 watt di potenza in uscita (a 24V). L’immagine sotto mostra il fronte e il retro della scheda:
Pinout
Il driver LED LD24AJTA_MINI ha cinque pin da collegare. VIN+ e GND servono per fornire la tensione di alimentazione (6-25V). LED+ e LED- sono l’uscita positiva e negativa per pilotare i LED. Il pin PWM (Pulse Width Modulation) controlla la corrente di uscita e quindi la luminosità dei LED collegati.
Il piccolo potenziometro (Pot) sulla scheda permette di ridurre la corrente massima in uscita da 910mA. Quindi, se i tuoi LED si scaldano o sono troppo luminosi, qui puoi regolare la corrente. Nota però che se viene fornito un segnale PWM, questo sovrascrive la regolazione del potenziometro. Per maggiori dettagli vedi il nostro tutorial: Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino .
Modifica della corrente massima
Se hai bisogno di più corrente in uscita, invece che meno, puoi sostituire la resistenza di rilevamento corrente (RCS) sulla scheda. Vedi l’immagine sotto.
Modificando il valore di RCS puoi raggiungere una corrente massima di 1,2A. La tabella seguente mostra la relazione tra il valore di RCS e la corrente massima in uscita.
| RCS | corrente max in uscita |
|---|---|
| 1,0 Ω | 100 mA |
| 0,5 Ω | 200 mA |
| 0,2 Ω | 500 mA |
| 0,1 Ω | 1000 mA |
La resistenza di default è 0,11 Ω, che porta a una corrente massima di uscita di circa 910 mA.
Nota che ci sono altre due schede, la LD3080SA e la LD2635MA, che sembrano quasi identiche alla LD24AJTA_MINI (vedi le immagini nelle sezioni successive). La differenza principale è l’assenza del potenziometro per regolare manualmente la corrente massima in uscita.
LD3080SA
Come la LD24AJTA_MINI, la LD3080SA è basata sul PT4115 e ha praticamente le stesse specifiche e pinout della LD24AJTA_MINI (6-25V in ingresso, potenza massima in uscita 20W). Vedi immagine sotto.
Tuttavia, puoi acquistare versioni diverse della LD3080SA con differenti resistenze RCS saldate. Come mostrato nella tabella sopra, a seconda del valore di RCS la corrente massima in uscita varia. Puoi trovare versioni da 330mA, 500mA, 660mA e 910mA, con la versione da 910mA contrassegnata da un punto rosso sul retro (vedi sopra).
Nota che puoi comunque regolare (in basso) la corrente usando l’ingresso PWM (D) sulla scheda.
LD2635MA
LD2635MA è essenzialmente una versione più piccola della LD3080SA con corrente massima fissa di 350mA. Pinout, funzioni e componenti hardware sono gli stessi. Vedi immagine sotto.
La differenza principale è che di solito la LD2635MA è disponibile solo nella versione da 350mA, che potrebbe essere una corrente troppo bassa a seconda del LED che vuoi pilotare.
In questo progetto potresti usare la LD24AJTA, la LD24AJTA_MINI o la versione da 910mA della scheda LD3080SA. Tutte forniscono fino a 910mA di corrente in uscita, più dei 700mA richiesti dal LED ad alta potenza che stiamo usando.
Nella sezione successiva ti mostro come collegare la LD24AJTA_MINI ad Arduino e usare il suo output PWM per controllare la corrente del LED e regolare la luminosità. La buona notizia è che la LD3080SA o la LD2635MA si collegano e controllano esattamente allo stesso modo.
Collegare LD24AJTA_MINI e potenziometro ad Arduino
In questa sezione imparerai come collegare un driver LED e un potenziometro ad Arduino per regolare manualmente la luminosità del LED ad alta potenza ruotando la manopola del potenziometro.
Collegare il driver LED è semplice. Il seguente circuito base mostra come alimentare e collegare i LED al driver LD24AJTA_MINI.
Basandoci sul circuito base possiamo collegare il driver LD24AJTA_MINI ad Arduino. Nell’esempio seguente uso una batteria da 9V come alimentazione per il driver LED. Ma qualsiasi alimentatore da 6-25V con corrente sufficiente (700mA) può essere usato.
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 LED, dobbiamo usare il pin PWM (D) del driver LED. Collegalo al pin 11 di Arduino (filo verde). Qualsiasi altro pin PWM (~3, ~5, …) di Arduino andrà bene. Assicurati solo di adattare il codice di conseguenza.
Successivamente colleghiamo il LED ad alta potenza ai pin L+ e L- del driver LED (fili rosso e nero). Fai attenzione alla polarità!
Infine colleghiamo il potenziometro ad Arduino. L’uscita +5V di Arduino va collegata al pin destro o sinistro del potenziometro. Il pin GND va collegato al pin opposto (sinistro o destro). Il pin centrale (filo giallo) va collegato all’ingresso analogico A0 di Arduino.
Nella sezione successiva scriveremo il codice per regolare la luminosità del LED ruotando la manopola del potenziometro.
Codice per controllare la luminosità tramite potenziometro
Nel codice sopra controlliamo la luminosità di un LED ad alta potenza usando Arduino, un driver LED LD24AJTA_MINI e un potenziometro. Questa configurazione permette di regolare la luminosità del LED variando l’ingresso analogico dal potenziometro.
// Regulate brightness of high-power LED
// via LED driver board and Potentiometer
const byte ledDriverPin = 11;
const byte potPin = A0;
void setup() {
pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}
void loop() {
int pot = analogRead(potPin);
int brightness = map(pot, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(ledDriverPin, brightness);
delay(100);
}
Analizziamo il codice per capire come funziona nel dettaglio.
Costanti e variabili
Iniziamo definendo due costanti: ledDriverPin che specifica il pin collegato all’ingresso PWM (D) del driver LED, e potPin che specifica il pin analogico collegato al potenziometro.
Se vuoi collegare il driver LED a un pin GPIO diverso di Arduino, puoi farlo qui. Assicurati solo che sia un pin PWM.
const byte ledDriverPin = 11; const byte potPin = A0;
Funzione setup
Nella funzione setup() impostiamo il pin ledDriverPin come uscita, poiché lo useremo per controllare la luminosità del LED tramite un segnale PWM.
void setup() {
pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}
Funzione loop
La funzione loop() legge continuamente l’ingresso analogico dal potenziometro usando analogRead() . Tuttavia, l’ingresso analogico varia da 0 a 1023 mentre l’uscita PWM (luminosità LED) varia da 0 a 255.
Perciò usiamo la funzione map() per convertire il valore analogico da 0-1023 a un valore di luminosità tra 0 e 255. Il valore di luminosità calcolato viene poi scritto sul pin ledDriverPin usando analogWrite() , che controlla la luminosità del LED generando un segnale PWM appropriato.
Non serve farlo troppo velocemente, quindi usiamo un breve delay di 100 millisecondi per alleggerire il carico computazionale. Questo rende anche le transizioni di luminosità più fluide ma più lente.
void loop() {
int pot = analogRead(potPin);
int brightness = map(pot, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(ledDriverPin, brightness);
delay(100);
}
Se vuoi maggiori dettagli su come leggere i valori del potenziometro, dai un’occhiata al nostro tutorial su How use Arduino to control an LED with a Potentiometer .
E questo è tutto! Con il codice e il circuito sopra puoi regolare la luminosità di LED ad alta potenza fino a 22W.
Conclusione
In questo tutorial hai imparato come regolare la luminosità di un LED ad alta potenza usando il driver LD24AJTA_MINI e Arduino tramite un potenziometro. Ora capisci perché serve un driver LED per controllare LED ad alta potenza. Abbiamo anche discusso i driver molto simili LD24AJTA, LD3080SA e LD2635MA e le loro differenze.
Con gli esempi forniti dovresti avere informazioni sufficienti per costruire applicazioni più avanzate. Per esempio, controllare la luminosità di un LED ad alta potenza in base alla luce ambientale usando un sensore LDR, o realizzare un’illuminazione di sorveglianza attivata dal movimento.
Se hai altre domande, dai un’occhiata alla sezione FAQ qui sotto e non esitare a chiedere ; )
Domande frequenti
D: Come collego il driver LD24AJTA_MINI ad Arduino?
R: Per collegare il driver LD24AJTA_MINI ad Arduino, basta cablare i pin di ingresso e uscita secondo lo schema fornito. Assicurati di collegare correttamente alimentazione e massa.
D: Il driver LD24AJTA_MINI supporta la funzione di dimmerazione per LED ad alta potenza?
R: Sì, il driver LD24AJTA_MINI supporta la dimmerazione tramite controllo PWM, permettendo di regolare i livelli di luminosità dei LED ad alta potenza.
D: Qual è la differenza tra il driver LED LD24AJTA_MINI e i modelli LD24AJTA, LD3080SA o LD2635MA?
R: Sono tutti essenzialmente gli stessi driver basati sul chip PT4115. La differenza principale è che le schede LD24AJTA hanno un potenziometro per regolare manualmente la corrente massima in uscita. Tuttavia, se usi un segnale PWM per controllare il driver, non ti serve.
D: Ci sono precauzioni di sicurezza specifiche da considerare quando si lavora con LED ad alta potenza?
R: Quando lavori con LED ad alta potenza, assicurati di fornire un adeguato raffreddamento. I LED di potenza, anche con dissipatori, possono scaldarsi molto!
D: Posso usare il driver LD24AJTA_MINI insieme a sensori per il controllo automatico dell’illuminazione?
R: Sì, puoi integrare sensori come sensori di movimento, di luce o di temperatura con il driver LD24AJTA_MINI e Arduino per abilitare il controllo automatico dell’illuminazione.
D: Posso usare un driver LED diverso dal LD24AJTA_MINI?
R: Sì, puoi usare un driver LED diverso purché sia compatibile con il LED ad alta potenza che usi e possa essere controllato da Arduino.
D: Mi servono componenti aggiuntivi per regolare la luminosità del LED ad alta potenza?
R: Oltre ad Arduino, al driver LED LD24AJTA_MINI e al potenziometro, potresti aver bisogno di un’alimentazione adeguata e connettori per i cablaggi.
D: Come posso proteggere il LED ad alta potenza dal surriscaldamento?
R: Per evitare il surriscaldamento, assicurati di dissipare bene il calore usando un dissipatore o una ventola se necessario. Monitora la temperatura del LED durante il funzionamento.
D: Posso controllare la luminosità del LED da remoto usando Bluetooth o Wi-Fi?
R: Sì, puoi integrare moduli Bluetooth o Wi-Fi con Arduino per controllare la luminosità del LED da remoto tramite un’app mobile o un’interfaccia web.
D: Qual è la potenza massima supportata dal driver LED LD24AJTA_MINI?
R: Il driver LED LD24AJTA_MINI può supportare LED ad alta potenza con una potenza massima di 22 watt.
