Pilotare LED di potenza con LD1500SB e ESP32

In questo tutorial imparerai come pilotare LED ad alta potenza con il driver LED LD1500SB e un ESP32. I LED normali possono essere controllati direttamente da un pin GPIO. Tuttavia, se vuoi pilotare LED super luminosi, come i Cree-LED nelle torce, hai bisogno di un driver LED.

Iniziamo!

Componenti necessari

Per questo progetto sto usando una vecchia scheda ESP32 (ESP32 lite), ormai deprecata ma ancora reperibile. È quella elencata qui sotto. Esiste un modello successore con specifiche migliorate ( link) ). Ma qualsiasi altro ESP32, ESP8266 o scheda Arduino funzionerà comunque per questo progetto.

Il link fornito per il LED di potenza è per un LED bianco, ma puoi trovare LED di tutti i colori e diverse temperature di colore (ad esempio bianco caldo vs bianco freddo). Il LD1500SB può anche pilotare piccoli COB LEDs .

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LED ad alta potenza

Il LED ad alta potenza che useremo può assorbire fino a 700mA e produce fino a 170 lumen di luce. A differenza dei LED standard, i LED ad alta potenza sono molto, molto più luminosi (100x o più) e possono illuminare una stanza.

High power LED 3535 — LED ad alta potenza ( Amazon )

Tuttavia, si riscaldano molto e potrebbero necessitare di raffreddamento aggiuntivo. La piccola piastra di raffreddamento in alluminio attaccata al LED è sufficiente fino a 100mA. Se superi questa corrente per periodi prolungati, dovresti aggiungere un elemento di raffreddamento extra.

Le specifiche tecniche del LED di potenza sopra sono le seguenti:

corrente fino a 700mA (continua)
corrente di picco a impulsi 1000mA
con duty cycle 1/10 e larghezza impulso 0.1ms
tensione: 3.2-3.6V
potenza: 3W
170 lumen a 700mA (tipico)

Un altro svantaggio di un LED ad alta potenza è che non possiamo controllarlo direttamente da un pin GPIO di un ESP32 o Arduino, poiché la corrente di uscita GPIO è limitata a circa 20mA. Serve un driver LED e nella sezione successiva esamineremo più da vicino il driver LD1500SB.

Il driver LED LD1500SB

I driver LED forniscono la regolazione di potenza necessaria per i LED ad alta potenza. Soprattutto mantengono un flusso di corrente costante attraverso il LED per evitare il surriscaldamento. Questo può accadere facilmente, poiché la resistenza dei LED cambia quando si riscaldano. Senza regolazione della corrente, i LED possono danneggiarsi.

Front and Back of the LD1500SB LED driver board — Fronte e retro della scheda driver LED LD1500SB

I driver LED convertono una tensione di ingresso in una corrente regolata e una tensione di uscita adatta a pilotare uno o più LED. Ad esempio, il driver LD1500SB che usiamo in questo progetto accetta una tensione DC di ingresso da 2.9 a 6.1V e può pilotare fino a 16 LED. Di seguito le specifiche del driver LD1500SB:

Tensione di ingresso: DC 2.9-6.1V
Per LED da 3V, 3.3V, 3.7V, 5V, 6V
Corrente di uscita: 28-1500mA
Potenza massima in uscita: 8W
Precisione corrente di uscita: ± 5%
Bassa tensione di dropout: 0.37V @ 1.5A
Può pilotare da 1 a 16 LED da 2.9 a 6.1V
Corrente massima 1.5A
Regolazione della corrente:
tramite resistenza regolabile o controllo PWM

Un vantaggio specifico del LD1500SB è la bassa tensione minima di ingresso di 2.9V. Questo significa che possiamo usare questo driver insieme a un ESP32 alimentato da una batteria LiPo (3.7V). Ad esempio, il LD24AJTA e il LD24AJTA_MINI driver LED hanno una tensione minima di ingresso di 6V.

Un altro vantaggio è che la scheda è molto piccola e silenziosa. I driver LD24AJTA e LD24AJTA _MINI sono regolatori switching che producono rumore ad alta frequenza, che può essere fastidioso.

Uno svantaggio del LD1500SB è che la tensione massima di ingresso di 6.1V è bassa rispetto ai 25V del LD24AJTA e LD24AJTA _MINI. Per maggiori informazioni su altri driver LED, LED di potenza e i LD24AJTA e LD24AJTA _MINI, consulta i nostri tutorial Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino e Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .

IC di regolazione corrente CN5711

Internamente il LD1500SB utilizza l’IC di regolazione corrente CN5711 e eredita la maggior parte delle sue caratteristiche. Ecco un link al CN5711 Datasheet . La scheda driver LD1500SB aggiunge essenzialmente solo due resistori all’IC. Qui sotto puoi vedere lo schema del LD1500SB:

Schematics of the LD1500SB LED driver board — Schema della scheda driver LED LD1500SB

C’è un resistore fisso R _ISET da 1KΩ e un resistore variabile da 47KΩ che controllano la corrente di uscita. Puoi regolare manualmente la corrente massima di uscita usando il resistore variabile. L’immagine sotto mostra la posizione di questo resistore variabile sulla scheda LD1500SB:

Variable Resistor for max. Current Regulation — Resistore variabile per la regolazione della corrente massima

Nota che, a differenza dei LD24AJTA e LD24AJTA _MINI, il resistore variabile sovrascrive il segnale PWM sull’ingresso EN (Enable). Questo significa che devi regolare manualmente il resistore e il segnale PWM per regolare la corrente di uscita.

Pinout del LD1500SB

L’immagine sotto mostra il pinout e il circuito tipico di applicazione del driver LED LD1500SB. La tensione di ingresso da 2.9 a 6.1V deve essere collegata a IN- e IN+, mentre il segnale PWM deve essere collegato al pad EN.

Pinout and Typical Application Circuit of the LD1500SB — Pinout e circuito tipico di applicazione del LD1500SB

I LED sono collegati in parallelo alle uscite L+ e L- sull’altro lato della scheda. Secondo le specifiche puoi collegare fino a 16 LED purché non superino la corrente massima di uscita di 1500mA.

Nella sezione successiva ti mostro come collegare il LD1500SB all’ESP32 lite per controllare un LED di potenza.

Collegare il LD1500SB e l’ESP32

Collegare il LD1500SB è semplice. Nel circuito seguente uso una batteria LiPo come alimentazione per l’ESP32 lite e il LED di potenza.

Per prima cosa, colleghiamo i poli positivo e negativo della batteria LiPo agli ingressi di alimentazione dell’ESP32 lite e della scheda LD1500SB (fili rosso e nero).

Wiring of LD1500SB wit ESP32 and Power LED — Collegamento del LD1500SB con ESP32 e LED di potenza

Nota che ho aggiunto un collegamento a massa (G) dall’ESP32 alla LiPo (filo nero) per assicurare che batteria LiPo, scheda e ESP32 condividano la stessa massa, anche quando l’ESP32 è collegato via USB.

Successivamente colleghiamo il LED di potenza. L’uscita L- del LD1500SB deve essere collegata al polo negativo del LED e l’uscita L+ al polo positivo (fili blu e rosso). Qui sotto puoi vedere come appare il circuito su una breadboard reale:

Picture of LD1500SB with ESP32, Power LED and LiPo battery. — Foto del LD1500SB con ESP32, LED di potenza e batteria LiPo.

E questo è tutto. Ora puoi collegare l’ESP32 lite al computer via USB e caricherà la LiPo (continuando a eseguire il programma). Se stacchi l’USB, l’ESP32 lite funzionerà a batteria.

Nella sezione successiva ti mostrerò un esempio di codice per controllare il LED.

Codice per controllare LED di potenza con LD1500SB e ESP32

Controllare il LED di potenza tramite il LD1500SB non richiede codice speciale. Puoi usare il comune programma Blink per testare il circuito. Tuttavia, prima di farlo, è meglio verificare che la corrente di uscita non sia troppo alta!

Regolazione della corrente di uscita

Inizia scrivendo un valore PWM basso, ad esempio 10 tramite analogWrite() sul pin a cui è collegato il LED.

const byte ledPin = 5;  

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

void loop() {
  analogWrite(ledPin, 10);
  delay(1000);  
  analogWrite(ledPin, 0);
  delay(1000);
}

Prima di caricare ed eseguire il codice, collega un multimetro al circuito come mostrato sotto. Serve per misurare e regolare la corrente di uscita che scorre nel LED:

Multimeter to measure Output Current — Multimetro per misurare la corrente di uscita

Assicurati che il multimetro sia collegato e impostato per misurare corrente continua. Ora puoi caricare ed eseguire il codice. Osserva il multimetro e mantieni la corrente sotto i 100mA. Se superi questo valore, servirà un raffreddamento extra per il LED o accenderlo solo per brevi periodi (ad esempio lampeggiando).

Hai due modi per regolare la corrente di uscita. Puoi cambiare i valori PWM oppure ruotare il resistore variabile sulla scheda LD1500SB. Il modo migliore è aumentare lentamente il valore PWM fino al massimo di 255 e contemporaneamente regolare il resistore variabile per mantenere la corrente sotto i 100mA.

Una volta regolata la corrente di uscita, puoi scrivere lo stesso codice che useresti per controllare un LED normale. Nella sezione successiva scriviamo un codice per dimmerare il LED di potenza.

Dimmerare il LED

Assumendo che tu abbia regolato la corrente di uscita, puoi dimmerare il LED con questo codice. Aumenta lentamente la luminosità da 0 al massimo di 255 e poi spegne il LED per un secondo. Il ciclo si ripete all’infinito.

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);
}

E questo è tutto. Ora sai come usare il driver LED LD1500SB per controllare LED di potenza!

Conclusione

In questo tutorial hai imparato a controllare un LED di potenza con un ESP32 usando il driver LED LD1500SB. Lo stesso circuito e codice funzionerebbero con un ESP8266 o Arduino. Ma se vuoi alimentarlo con una batteria LiPo, scegli un microcontrollore che funzioni a 3.3V.

Il cablaggio e la funzione del driver LED LD1500SB sono molto simili ai LD24AJTA e ai LD24AJTA_MINI driver LED usati in progetti simili. La differenza principale è la tensione di ingresso più bassa di 2.9V. Questo lo rende particolarmente adatto a piccoli progetti alimentati a batteria che usano una singola batteria LiPo o l’alimentazione a 3.3V o 5V del microcontrollore.

Tuttavia, la tensione massima di ingresso relativamente bassa di 6.1V limita le applicazioni. Il LD24AJTA con un massimo di 25V permette una gamma più ampia di opzioni di alimentazione.

Divertiti a sperimentare con i LED di potenza e se hai domande non esitare a chiedere!

Domande frequenti

D: Come collego il driver LED LD1500SB all’ESP32?

R: Per collegare il driver LED LD1500SB all’ESP32, basta cablare i pin di ingresso e uscita secondo lo schema fornito. Assicurati di collegare correttamente alimentazione e massa.

D: È possibile usare più driver LED LD1500SB per controllare più LED di potenza?

R: Sì, puoi usare più driver LED LD1500SB per controllare simultaneamente più LED di potenza.

D: Come posso proteggere il driver LED di potenza da sovracorrente o surriscaldamento?

R: Per proteggere il LED di potenza da sovracorrente, usa un driver LED a corrente costante. Ad esempio, il LD1500SB che abbiamo usato qui.

Per proteggere il LED dal surriscaldamento, non superare la corrente massima indicata e aggiungi un elemento di raffreddamento supplementare sul retro.

D: Il driver LED LD1500SB supporta funzioni di dimmerazione per i LED di potenza?

R: Sì, il driver LED LD1500SB supporta la dimmerazione tramite controllo PWM.

D: Ci sono precauzioni di sicurezza specifiche da considerare quando si lavora con LED di potenza ad alta corrente e il driver LD1500SB?

R: Quando lavori con LED di potenza ad alta corrente e il driver LD1500SB, controlla le correnti e assicurati di fornire un adeguato raffreddamento. I LED di potenza possono scaldarsi molto!

Stefan Maetschke