Neste tutorial, vais aprender a controlar LEDs de alta corrente com o driver LD24AJTA e Arduino. LEDs padrão são normalmente usados como luzes indicadoras e podem ser diretamente controlados a partir de um pino GPIO do Arduino. No entanto, para controlar LEDs super brilhantes, como os LEDs Cree, é necessário um pouco mais de trabalho.
Neste projeto, vamos usar uma placa driver de LED LD24AJTA para controlar LEDs super brilhantes de alta potência com um Arduino. Nota que também temos um tutorial para o LD24AJTA_MINI, que é muito semelhante: Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI.
Vamos começar!
Peças Necessárias
Segue a lista de peças necessárias. Usei um Arduino Uno para este projeto, mas qualquer outra placa Arduino, ou placas ESP8266/ESP32 funcionarão igualmente bem. O link fornecido para o LED de potência é para um LED branco, mas podes encontrar LEDs de várias cores e até diferentes temperaturas de cor (ex.: branco quente vs branco frio).
Driver de LED LD24AJTA
LED de Alta Potência (Branco)
Arduino Uno
Conjunto de Fios Dupont
Breadboard
Cabo USB para Arduino UNO
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.
LEDs Padrão versus LEDs de Potência
Nesta secção, vamos analisar os LEDs de potência, como eles se comparam aos LEDs padrão e o que precisas para os controlar.
LEDs Padrão
Provavelmente conheces os pequenos LEDs padrão de 5mm ou 3mm LEDs que são usados frequentemente como luzes indicadoras ou em brinquedos. A imagem abaixo mostra um típico LED padrão branco de 5mm.
Estes LEDs consomem muito pouca energia, cerca de 20mA a 3V. Podem ser controlados diretamente a partir de um pino GPIO do Arduino, o que é ótimo. No entanto, não são muito brilhantes; talvez até 1 Lúmen, o que é suficiente para uma luz noturna, mas pouco mais. Vê o nosso tutorial sobre How to build a motion activated night light, para um exemplo de aplicação.
LEDs de Potência
Por outro lado, os LEDs de potência são muito, muito mais brilhantes. Por exemplo, um único LED de alta potência Cree LED pode gerar até 350 Lúmens, ou seja, 350 vezes mais brilhante que o LED padrão mostrado acima!
E, embora os LEDs de potência não sejam muito maiores que os LEDs padrão, consomem muito mais corrente e aquecem bastante, por isso normalmente precisam de um dissipador de calor ou refrigeração extra. Por exemplo, o LED de alta potência listado nas peças necessárias consome até 700mA e vem com uma placa de alumínio em forma de estrela anexada, que funciona como dissipador.
Note que o LED real é a pequena mancha amarela no centro da placa, que tem aproximadamente o mesmo diâmetro que um LED padrão de 3mm. Normalmente, estes LEDs usam um 3535 SMD LED chip e vêm com diferentes cores, ângulos de visão, temperaturas de luz e dissipadores.
As especificações técnicas do LED de alta potência que estamos a usar são as seguintes:
- corrente até 700mA (contínua)
- corrente de pulso pico 1000mA (com ciclo de trabalho 1/10 e largura de pulso 0,1ms)
- tensão: 3.2-3.6V
- potência: 3W
- 170 Lúmens a 700mA (típico)
Um pino GPIO do Arduino pode fornecer uma corrente máxima de até 40mA, muito inferior aos 700mA que um LED de alta potência consome na máxima luminosidade. Portanto, não podes ligar um LED de potência diretamente ao Arduino, sendo necessário usar um driver de LED.
Na próxima secção, vamos analisar esse driver: o driver LD24AJTA.
Apresentando o driver LD24AJTA
A placa driver LD24AJTA aceita uma tensão de entrada de 6-25V e fornece uma corrente regulada entre 30 e 900mA. A imagem abaixo mostra o pinout da placa.
A placa contém um conversor buck que reduz a tensão de entrada e um PT4115 IC driver de LED que regula a corrente e mantém-na constante. Isto é importante, pois a resistência dos LEDs de potência varia com a temperatura, o que pode causar sobreaquecimento se a corrente não for controlada.
A tensão de entrada (DC) é fornecida nos pinos VIN+ e GND. Um potenciômetro (Pot) permite ajustar manualmente a corrente de saída. Existe também uma entrada PWM que aceita um sinal PWM entre 100Hz e 20kHz para controlar eletronicamente a corrente de saída.
A lista seguinte mostra as especificações detalhadas do LD24AJTA:
- Controlador Step-down de Corrente Constante
- Step-down 6-25V 900mA
- Driver de LED com escurecimento 5000:1
- Tensão de funcionamento: DC 6-25V
(para LEDs ou fitas LED de 6V, 9V, 12V, 18V, 24V) - Corrente de saída: 30-900mA
Alterando a resistência RCS, a corrente máxima pode chegar a 1200mA - Potência máxima de saída: 20W
- Regulação de corrente
(através de resistência ajustável ou controlo PWM) - Controlo de ligar/desligar e brilho com um único pino usando tensão DC ou PWM
- Frequência de comutação até 1MHz
- Precisão típica da corrente de saída: 5%
- Proteção inerente contra circuito aberto do LED
- Alta eficiência (até 97%)
- Deteção de Corrente no Lado Alto
Como mencionado, a corrente de saída do driver LD24AJTA pode ser controlada manualmente ou eletronicamente. Nas próximas duas secções vamos ver como isso é feito.
Controlo Manual da Corrente
Para controlo manual da corrente, basta ligar o LD24AJTA a uma fonte de alimentação de 6 a 25V e um ou vários LEDs em série à saída LED. A corrente de saída pode ser ajustada rodando o potenciômetro (Pot) para a direita ou esquerda.
Controlo Eletrónico da Corrente
Para controlar a corrente de saída do LD24AJTA, podes fornecer um sinal PWM na entrada PWM. A fonte de alimentação e os LEDs ligam-se da mesma forma que antes.
Nota: quando usas a entrada PWM para controlar a corrente, as definições do potenciômetro são ignoradas. Ou seja, não podes controlar a corrente de saída manual e eletronicamente ao mesmo tempo.
IC driver PT4115
O LD24AJTA usa o IC driver de LED PT4115 conforme mostrado no esquema abaixo:
Se olhares atentamente para o esquema, verás que o potenciômetro (RP1) está ligado ao pino DIM do PT4115 e não ao circuito de deteção de corrente (RCS). Por isso, o sinal PWM tem prioridade sobre a definição do potenciômetro.
Se usares a entrada PWM mas quiseres uma corrente máxima diferente de 900mA, podes substituir o resistor RCS na placa por um valor adequado. RCS significa: Resistor para Deteção de Corrente.
Podes calcular o valor do resistor necessário como I out = 0.1/RCS . A tabela abaixo mostra alguns valores comuns de resistores e as correntes de saída correspondentes. O resistor padrão é de 0,11 Ω, o que resulta numa corrente máxima de saída de cerca de 900 mA.
| RCS | corrente máxima I out |
|---|---|
| 1.0 Ω | 100 mA |
| 0.5 Ω | 200 mA |
| 0.2 Ω | 500 mA |
| 0.11 Ω | 900 mA |
| 0.1 Ω | 1000 mA |
Na próxima secção, vamos ligar o LD24AJTA ao Arduino e usar a saída PWM para controlar a corrente do LED e fazer o escurecimento.
Ligação do LD24AJTA ao Arduino
Ligar o LD24AJTA ao Arduino é muito simples. Primeiro, liga os pinos GND do LD24AJTA e da fonte de alimentação (bateria) ao pino GND do Arduino (fios pretos). Segundo o esquema, pode ser suficiente ligar apenas um dos pinos GND do LD24AJTA, mas para maior segurança, liguei ambos ao GND. Vê a imagem da ligação abaixo.
Depois, liga o polo positivo da fonte de alimentação (bateria) à entrada VIN do LD24AJTA. Estou a usar uma bateria de 9V aqui, que serve para testar o circuito. Mas para uma aplicação séria, precisas de uma fonte que forneça corrente contínua de 1A. Uma bateria típica de 9V tem capacidade limitada a 600mAH, suficiente para acender o LED, mas não dura muito. Podes encontrar baterias recarregáveis de 9V com 1000mAH (link), que duram um pouco mais.
Depois, liga a entrada PWM do LD24AJTA a um pino de saída PWM do Arduino (fio verde). Escolhi o pino 6, mas qualquer pino PWM (~3, ~5, ~6, ~9, ~10, ~11) serve.
Finalmente, liga o LED de potência às saídas LED+ e LED- do LD24AJTA (fios azul e vermelho). Certifica-te de ligar com a polaridade correta.
Agora vamos escrever o código para controlar o LED.
Código para controlar LEDs de Potência com Arduino
Com o driver LD24AJTA ligado, o código para controlar um LED de potência é igual ao de controlar um LED padrão. Abaixo está o código comum de piscar que liga o LED por um segundo e depois desliga por outro segundo.
// Switching LED on and off
const byte ledPin = 6;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
analogWrite(ledPin, LOW);
delay(1000);
}
Se precisares de ajuda com este código, vê o nosso tutorial sobre How To Blink An LED Using Arduino .
De forma semelhante, o escurecimento do LED usa o habitual analogWrite() e Modulação por Largura de Pulso (PWM) para aumentar lentamente o brilho do LED de 0 a 255.
// Dimming the LED
const byte ledPin = 6; // PWM
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int b = 0; b < 256; b++) {
analogWrite(ledPin, b);
delay(100);
}
}
Se quiseres controlar o brilho do LED com base em sensores externos, vê o exemplo em How use Arduino to control an LED with a Potentiometer e How to detect light using an Arduino.
E é isso. Agora sabes como controlar LEDs super brilhantes de alta corrente com um Arduino usando a placa driver LD24AJTA. Existem outras duas opções, que discutimos na próxima secção.
Outras placas driver de LED
Existem três outras placas driver de LED que gostaria de mencionar. Primeiro, o LD24AJTA_MINI, que é essencialmente igual ao LD24AJTA, só que com um formato ligeiramente mais pequeno. Vê a imagem seguinte:
Também temos um tutorial para esse driver: Dim High-Power LED with Arduino and LD24AJTA_MINI.
A próxima placa interessante é a LD06AJSA/B, mostrada abaixo.
Esta é uma boa opção se quiseres controlar LEDs de alta corrente, pois pode fornecer até 1500mA, enquanto o LD24AJTA está limitado a 1000mA.
Uma opção para LEDs menos exigentes em potência é o LD2635MA, que é mais pequeno e barato que o LD24AJTA e o LD06AJSA, mas só pode fornecer até 350mA. Vê a imagem dessa placa abaixo.
As três placas suportam controlo manual ou eletrónico da corrente de saída. A tabela seguinte fornece uma comparação rápida das três opções:
| Driver | Vin | corrente máxima I out |
|---|---|---|
| LD06AJSA/B | 2.8-6V | 1500mA |
| LD2635MA | 5-27V | 350mA |
| LD24AJTA | 6-25V | 900mA |
Usar LEDs de potência sem driver
Se não quiseres usar um driver de LED, existem LEDs de potência com resistor limitador de corrente integrado que podes ligar diretamente a uma fonte de alimentação. Por exemplo, o LED de potência abaixo funciona a 5V e tem um resistor integrado de 68Ω.
No entanto, estes LEDs são normalmente limitados a correntes mais baixas e não tão brilhantes como o LED listado nas peças necessárias. Apesar da corrente mais baixa, ainda não podes ligá-los diretamente a um pino GPIO do Arduino, pelo que ainda precisas de algum circuito adicional para os comutar eletronicamente (ex.: MOSFET, Transistor).
Conclusão
Em conclusão, aprendemos com sucesso a controlar LEDs de alta corrente e super brilhantes usando o driver LD24AJTA e Arduino. Compreendendo os componentes necessários e as ligações, conseguimos criar um circuito funcional para regular o brilho dos LEDs.
Divirta-te a expandir o circuito básico com funcionalidades adicionais!
Perguntas Frequentes
P: Como ligo o driver LD24AJTA ao Arduino?
R: Para ligar o driver LD24AJTA ao Arduino, basta ligar os pinos de entrada e saída conforme o diagrama do circuito fornecido. Assegura ligações corretas de alimentação e terra para um funcionamento sem falhas.
P: É possível usar vários drivers LD24AJTA para controlar múltiplos LEDs de potência?
R: Sim, podes usar vários drivers LD24AJTA para controlar múltiplos LEDs de potência simultaneamente. Isto permite escalabilidade e flexibilidade nos teus projetos de iluminação.
P: Como posso proteger o driver LD24AJTA contra sobrecorrente ou sobreaquecimento?
R: Para proteger o driver LD24AJTA contra sobrecorrente ou sobreaquecimento, podes adicionar resistores limitadores de corrente externos, dissipadores de calor e ventoinhas de refrigeração.
P: O driver LD24AJTA suporta funções de escurecimento para LEDs de potência?
R: Sim, o driver LD24AJTA suporta funções de escurecimento através do controlo PWM, permitindo ajustar os níveis de brilho dos LEDs de potência conforme as necessidades do teu projeto.
P: Existem precauções de segurança específicas ao trabalhar com LEDs de alta corrente e o driver LD24AJTA?
R: Ao trabalhar com LEDs de alta corrente e o driver LD24AJTA, certifica-te de fornecer refrigeração adequada. LEDs de potência, mesmo com dissipadores, podem aquecer bastante!
P: Posso usar o driver LD24AJTA com LEDs RGB de potência para mistura de cores?
R: Sim, o driver LD24AJTA pode ser usado com LEDs RGB de potência para aplicações de mistura de cores. Controlando a intensidade de cada canal de cor, podes obter uma ampla gama de cores.
P: Posso usar o driver LD24AJTA em conjunto com sensores para controlo automático de iluminação?
R: Sim, podes integrar sensores como sensores de movimento, luz ou temperatura com o driver LD24AJTA e Arduino para permitir controlo automático da iluminação baseado nas condições ambientais ou interações do utilizador.
