Controlar LED Filament com Arduino

Neste tutorial, vais aprender a controlar um filamento LED COB com Arduino usando uma placa driver de LED. Os filamentos LED COB são arranjos de LEDs de alta densidade que existem em várias formas, tamanhos, cores e potências. A imagem abaixo mostra um filamento LED flexível, que será usado neste tutorial.

São frequentemente usados em lâmpadas retro, mas são ótimos para muitas outras aplicações de iluminação, especialmente para iluminar miniaturas. Como funcionam a 3V e consomem apenas 100mA, são seguros e divertidos de usar.

Vamos começar!

Peças Necessárias

Segue a lista de peças necessárias. Usei um Arduino Uno para este projeto, mas qualquer outra placa Arduino, ou placa ESP8266/ESP32 também funcionará bem.

O link para o filamento LED é para um filamento flexível com cor amarela quente, que é a minha favorita. Mas podes encontrar outras cores e diferentes temperaturas de cor (ex. branco quente vs branco frio).

Também escolhi o driver LED LD24AJTA_MINI, pois tinha um à mão. Mas qualquer outro driver LED que forneça até 100mA será adequado.

Makerguides is a participant in affiliate advertising programs designed to provide a means for sites to earn advertising fees by linking to Amazon, AliExpress, Elecrow, and other sites. As an Affiliate we may earn from qualifying purchases.

O que são Filamentos LED COB

Filamentos LED COB, ou Chip-on-Board LED Filaments, são uma tecnologia LED onde múltiplos chips LED são montados diretamente num substrato para formar um único módulo.

Este design permite uma maior densidade de LEDs num espaço compacto, resultando numa luz mais brilhante e uniforme. A tecnologia COB também oferece melhor gestão térmica, garantindo que os LEDs funcionem eficientemente e tenham maior durabilidade.

Filamentos Flexíveis e Rígidos

Além dos arranjos comuns planos e retangulares, os LEDs COB também são produzidos em forma de filamentos rígidos ou flexíveis. A imagem abaixo mostra algumas tiras de filamentos LED COB rígidos em diferentes cores.

Note que, embora sejam rígidos, são também frágeis e partem-se facilmente. Deve-se manuseá-los com cuidado e não aplicar carga mecânica.

Quando montados num substrato flexível, os filamentos LED tornam-se elementos de iluminação flexíveis, semelhantes a fios. A imagem seguinte mostra uma tira de filamento LED COB flexível.

Se olhares de perto, podes ver os LEDs individuais dentro de um filamento LED COB. Vê a imagem abaixo.

Os filamentos LED COB são agora frequentemente usados em lâmpadas retro, pois se assemelham ao filamento de tungsténio das lâmpadas tradicionais. O exemplo abaixo mostra duas lâmpadas usando filamentos LED COB flexíveis e rígidos.

No soquete da lâmpada há um pequeno circuito que transforma a tensão da rede (110V/220V) para a tensão muito mais baixa que o filamento LED COB consome. O circuito também controla o fluxo de corrente. Falaremos mais sobre isso depois.

Especificações

O filamento LED COB que uso neste projeto tem 130mm de comprimento, funciona entre 2.7-3.3V DC e a corrente máxima é 100mA. Para correntes e tensões mais altas, os LEDs queimam rapidamente.

Note que o filamento LED tem polaridade! Para identificar o polo positivo, observa bem os dois pinos. O pino com um pequeno orifício é o polo positivo. Vê a imagem abaixo.

Podes facilmente testar o filamento LED ligando-o a uma fonte DC com o resistor limitador de corrente adequado. Por exemplo, podes usar a saída de 5V do Arduino e um resistor de 100Ω. Vê o diagrama de ligação abaixo.

O filamento LED COB tem uma queda de tensão de cerca de 3V e com uma fonte de 5V e um resistor de 100Ω obtemos uma corrente de (5V-3V)/100Ω = 20mA. O filamento LED acende, mas não muito brilhante, pois não fornecemos os 100mA completos.

Controlar o filamento LED com Arduino

Como deves imaginar, podes ligar e controlar um filamento LED como qualquer outro LED a partir de um pino GPIO do Arduino. Um pino GPIO fornece 5V e pode fornecer com segurança até 20mA (40mA máximo).

Podemos usar o mesmo circuito mostrado acima, mas ligar o polo positivo do filamento LED a um pino GPIO (~11), em vez de 5V. O polo negativo do filamento LED permanece ligado ao terra (GND). Vê o diagrama de ligação abaixo.

Agora podes controlar o filamento LED como qualquer outro LED, por exemplo com o simples exemplo Blink:

const byte ledDriverPin = 11;

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

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

Note que o resistor limitador de corrente é apenas 100Ω, comparado com os 220Ω que normalmente escolherias para um LED normal. Isso porque a queda de tensão do filamento LED é cerca do dobro (≈2.6V) da de um LED padrão (≈1.3V).

Embora o circuito acima funcione, o filamento LED não fica muito brilhante devido à baixa corrente. No entanto, não podemos fornecer com segurança mais de 20mA diretamente de um pino GPIO. Na próxima secção, usamos um driver LED para fornecer mais corrente ao filamento LED.

Ligação do filamento LED com Arduino e driver LED

Drivers LED fornecem energia e regulam a corrente que flui para um LED. Garantem que os LEDs recebam a potência correta para funcionar eficientemente e evitam danos por flutuações de tensão. Com um driver LED podemos fornecer corrente suficiente para o filamento LED funcionar na sua máxima luminosidade.

Driver LED LD24AJTA_MINI

Vou usar a LD24AJTA_MINI placa driver LED aqui. Funciona entre 6-25V e pode fornecer até 910mA de corrente de saída. Para mais informações, vê o nosso tutorial sobre como Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI .

A imagem seguinte mostra a ligação básica do LD24AJTA_MINI. Como podes ver, é muito simples. A alimentação entra nos pinos V e G , os LEDs ligam-se aos pinos L+ e L- e a corrente de saída pode ser controlada via sinal PWM no pino D .

Como o LD24AJTA_MINI precisa de pelo menos 6V de tensão de entrada, não podemos alimentá-lo pelo pino 5V do Arduino. Por isso, vou usar uma bateria de 9V, mas qualquer fonte de 6-25V que forneça 100mA também serve.

Ligação do driver LED ao Arduino

A imagem seguinte mostra como ligar o driver LED ao Arduino e o filamento LED ao driver.

Primeiro, ligamos a bateria ao driver LED. O polo positivo (+) deve ligar-se ao pino V (fio vermelho) e o polo negativo (-) da bateria de 9V deve ligar-se ao pino G (fio azul) do driver LED.

Agora, ligamos o polo negativo da bateria de 9V também ao pino GND do Arduino. Isto é importante! Arduino e driver LED devem partilhar o mesmo terra.

Como queremos controlar o brilho do filamento LED, precisamos usar o pino PWM (D) do driver LED. Liga-o ao pino ~11 do Arduino (fio verde). Qualquer outro pino PWM também serve.

De seguida, ligamos o filamento LED COB aos pinos L+ e L- do driver LED (fio vermelho e preto). Atenção à polaridade! A imagem abaixo mostra o circuito numa breadboard.

E é tudo. Com este circuito podemos alimentar o filamento LED na sua corrente máxima. Melhor ainda, podes ligar vários filamentos LED em série e o driver LED tratará da tensão correta.

Na próxima secção, vamos ver o código necessário para controlar o filamento LED.

Código para controlar o filamento LED

Vamos usar um sinal PWM no pino GPIO ~11 para controlar o brilho do filamento LED. No entanto, temos de ter cuidado. O LD24AJTA_MINI pode fornecer até 910mA de corrente, muito acima dos 100mA máximos do filamento LED.

Isto significa que não podemos ligar o pino GPIO a 100%. Aumentei lentamente o valor PWM e para um valor de 60 ( analogWrite(pin, 60) ), medi uma corrente de saída de 86mA e uma tensão de 2.4V na saída do driver LED. Esta corrente está abaixo dos 100mA máximos do filamento LED, pelo que podemos usar um valor PWM até 60, mas não mais.

O exemplo de código seguinte mostra o programa típico Blink. Em vez de digitalWrite , uso analogWrite e limito o valor máximo a 60, mas o resto permanece igual.

// 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);
}

Este código liga o filamento LED durante um segundo (1000ms), depois desliga por outro segundo, e repete o ciclo. Como mencionado, não ultrapasses o valor 60 para analogWrite , caso contrário a corrente será demasiado alta e vais danificar/queimar o filamento LED.

Diminuir o brilho do filamento LED é fácil também. O código seguinte aumenta lentamente o brilho de zero até ao máximo (60), com um atraso de 100ms entre cada incremento. Quando atinge o máximo, o filamento LED desliga por um segundo (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);
}

E está feito! Agora sabes como controlar filamentos LED COB flexíveis com Arduino usando um driver LED LD24AJTA_MINI.

Divirta-te ; )

Conclusões

Neste artigo aprendemos a controlar um filamento LED COB flexível usando Arduino e um driver LED (LD24AJTA). Compreendendo as ligações e usando os exemplos de código, podes integrar facilmente este filamento LED nos teus projetos.

Seguindo os passos deste guia, podes criar efeitos de iluminação dinâmicos e melhorar o aspeto visual dos teus projetos. Experimenta diferentes níveis de brilho e padrões para personalizar o filamento LED às tuas necessidades.

Perguntas Frequentes

P: Posso usar um driver LED diferente com o filamento LED COB e Arduino?

R: Sim, podes usar outro driver LED desde que seja compatível com as especificações do filamento LED COB e possa ser controlado pelo Arduino.

P: Como sei se a ligação está correta?

Para garantir que a ligação está correta, verifica as conexões entre o filamento LED COB, o driver LED e o Arduino com o diagrama fornecido. Testa o sistema com um código simples para confirmar que o LED responde como esperado.

P: Posso ajustar o brilho do filamento LED COB usando o Arduino?

Sim, podes ajustar o brilho do filamento LED COB modificando o sinal PWM no código Arduino. Alterando o ciclo de trabalho do PWM, controlas o brilho do LED.

P: Posso alimentar o filamento LED COB diretamente de um pino GPIO?

R: O filamento LED usado aqui consome 100mA no brilho máximo. Isso é demasiado para um pino GPIO, que recomenda um máximo de 20mA. Podes usar um resistor limitador de corrente de 100Ω, mas o filamento não atingirá o brilho total.

P: Posso alimentar vários filamentos LED COB?

R: Sim, podes alimentar vários filamentos LED se usares o driver LED. Basta ligá-los em série e o driver LED tratará da corrente e tensão corretas. Se quiseres controlar vários filamentos individualmente, precisarás de vários drivers LED ligados a diferentes pinos GPIO.

P: Posso alimentar filamentos LED COB mais longos?

R: Quanto mais longo o filamento LED, maior a corrente necessária para o brilho total. O driver LED tratará disso, mas tens de ajustar o valor PWM adequadamente e verificar se o driver pode fornecer corrente suficiente.