Neste tutorial, vais aprender como escurecer um LED de alta potência com o driver LD24AJTA_MINI e Arduino. LEDs de alta potência são como LEDs normais, mas muito, muito mais brilhantes. Como precisam de uma corrente mais alta, não podes ligá-los diretamente a um pino GPIO, sendo necessário usar um driver de LED. Como usar um driver de LED é o que vais aprender nas secções seguintes.
Vou usar aqui o driver de LED LD24AJTA_MINI, mas também temos um tutorial para o muito semelhante driver LD24AJTA: Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino .
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. No entanto, ao usar uma placa ESP8266/ESP32, a tensão máxima de entrada no pino analógico é 3,3V e não 5V como no Arduino Uno.
O link fornecido para o LED de potência é para um LED branco, mas podes obter outras cores e diferentes temperaturas de cor (ex. branco quente vs branco frio). Também vais precisar de um potenciômetro, mas qualquer potenciômetro na faixa de 50K a 5K será adequado.
Arduino Uno
Conjunto de Fios Dupont
Breadboard
Cabo USB para Arduino UNO
Driver de LED LD24AJTA_MINI
Potenciômetro 10KΩ
LED de Alta Potência (Branco)
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LEDs de Alta Potência
Verás que os LEDs de alta potência vêm em vários formatos e tamanhos. Mas o de menor potência que vou usar aqui normalmente tem esta aparência:
Têm uma placa de dissipação em forma de disco ou estrela anexada, pois devido ao seu consumo de corrente mais elevado (>100mA) aquecem facilmente e precisam de arrefecimento extra.
Em contraste, LEDs padrão normalmente funcionam com 10mA a 20mA e nem aquecem. Contudo, LEDs de alta potência são muito, muito mais brilhantes que LEDs normais (100x ou mais) e podem iluminar uma divisão.
O LED de alta potência que vou usar aqui (listado acima) pode consumir até 700mA e produz até 170 lúmens de luz. Isso é cerca de 170 vezes mais brilhante que um LED normal.
A desvantagem de um LED de alta potência é que não podemos controlá-lo diretamente a partir de um pino GPIO do Arduino, pois a corrente máxima de saída do GPIO é de 40mA (e mesmo essa é melhor evitar). Precisamos de um driver de LED e na próxima secção vamos analisar alguns drivers de LED mais de perto.
Noções Básicas sobre Placas de Driver de LED
Placas de driver de LED são componentes essenciais em praticamente todos os sistemas de iluminação LED. Elas fornecem a regulação de energia necessária para que LEDs de alta potência funcionem de forma ótima. Estas placas normalmente convertem uma tensão mais alta (AC ou DC) para uma tensão mais baixa (DC) adequada para LEDs. O mais importante é que mantêm um fluxo de corrente constante através do LED. Sem regulação adequada da corrente, os LEDs podem ser facilmente danificados ou não funcionar eficientemente.
Um driver de LED contém um circuito regulador comutado que liga e desliga rapidamente a tensão de entrada para controlar a tensão de saída. Esta ação de comutação permite que o driver reduza a tensão eficientemente, minimizando a perda de energia. Normalmente contém também um indutor que libera energia durante o processo de comutação e ajuda a regular a tensão e corrente de saída. Finalmente, contém um regulador de corrente que controla a quantidade de corrente que passa pelos LEDs para evitar sobreaquecimento e garantir brilho consistente.
Muitas placas de driver de LED menores utilizam um CI comum, o PT4115, como componente principal. Vamos analisar este CI mais detalhadamente na próxima secção.
PT4115
O PT4115 é um conversor buck indutivo em modo de condução contínua. Pode alimentar um ou vários LEDs a partir de uma fonte de tensão superior à tensão total da cadeia de LEDs. O seguinte Circuito de Aplicação Típica mostra como usar o PT4115.
Note que o Circuito de Aplicação Típica mostra uma fonte de alimentação AC, mas todas as placas de driver de LED que discutimos abaixo suportam apenas alimentação DC! Não as ligues a tensão AC!
O Circuito de Aplicação Típica também mostra um pequeno Indutor (68uH) e um Resistor Rs (0,13Ω). Vais reconhecer esses componentes nas placas de driver de LED mostradas abaixo.
A tensão de entrada permitida para o PT4115 varia de 6V a 30V e a corrente máxima de saída é 1,2A! Note que as placas listadas abaixo podem ter especificações ligeiramente diferentes, devido a recomendações diferentes ou alterações no Resistor Rs, que controla a corrente máxima de saída.
LD24AJTA_MINI
O driver de LED LD24AJTA_MINI é baseado no PT4115. A tensão de alimentação recomendada é entre 6V e 25V e fornece uma corrente de saída ajustável externamente até 910mA. Dependendo da tensão de alimentação, o LD24AJTA_MINI pode fornecer até 22 watts de potência de saída (a 24V). A imagem abaixo mostra a frente e o verso da placa:
Pinagem
O LD24AJTA_MINI tem cinco pinos para ligar. VIN+ e GND são usados para fornecer a tensão de alimentação (6-25V). LED+ e LED- são as saídas positiva e negativa para os LEDs. O pino PWM (Pulse Width Modulation) controla a corrente de saída e, portanto, o brilho dos LEDs ligados.
O pequeno Potenciômetro (Pot) na placa permite reduzir a corrente máxima de saída a partir dos 910mA. Portanto, se os teus LEDs estiverem a aquecer ou a ficar muito brilhantes, este é o local para ajustar a corrente. Note, porém, que se um sinal PWM for fornecido, ele sobrepõe a configuração do Potenciômetro. Para mais detalhes, vê o nosso tutorial: Control Power LEDs with LD24AJTA and Arduino .
Alterar corrente máxima
Se precisares de mais corrente de saída, em vez de menos, podes trocar o Resistor de Detecção de Corrente (RCS) na placa. Vê a imagem abaixo.
Ao alterar a resistência do RCS, podes alcançar uma corrente máxima de 1,2A. A tabela seguinte mostra a relação entre o valor do RCS e a corrente máxima de saída.
| RCS | corrente máx. de saída |
|---|---|
| 1,0 Ω | 100 mA |
| 0,5 Ω | 200 mA |
| 0,2 Ω | 500 mA |
| 0,1 Ω | 1000 mA |
O resistor padrão é de 0,11 Ω, o que resulta numa corrente máxima padrão de saída de cerca de 910 mA.
Note que existem duas outras placas, a LD3080SA e a LD2635MA, que são quase idênticas à LD24AJTA_MINI (ver imagens nas secções seguintes). A principal diferença é a ausência de um Potenciômetro para ajustar manualmente a corrente máxima de saída.
LD3080SA
Tal como a LD24AJTA_MINI, a LD3080SA é baseada no PT4115 e tem essencialmente as mesmas especificações e pinagem da LD24AJTA_MINI (entrada 6-25V, potência máxima de saída 20W). Vê a imagem abaixo.
No entanto, podes comprar diferentes versões da LD3080SA, com diferentes resistores RCS soldados. Como mostrado na tabela acima, dependendo do valor do RCS, a corrente máxima de saída varia. Podes obter versões de 330mA, 500mA, 660mA e 910mA, sendo a versão de 910mA marcada com um ponto vermelho no verso (ver acima).
Note que ainda podes regular (para baixo) a corrente usando a entrada PWM (D) na placa.
LD2635MA
A LD2635MA é essencialmente uma versão menor da LD3080SA com corrente máxima fixa de 350mA. Pinagem, função e componentes de hardware são os mesmos. Vê a imagem abaixo.
A principal diferença é que normalmente só encontras a LD2635MA na versão de 350mA, o que pode ser uma corrente de saída demasiado baixa dependendo do LED que queres alimentar.
Neste projeto, podes usar a LD24AJTA, LD24AJTA_MINI ou a versão de 910mA da placa LD3080SA. Todas fornecem até 910mA de corrente de saída, que é mais do que os 700mA do LED de alta potência que estamos a usar aqui.
Na próxima secção, mostro-te como ligar o LD24AJTA_MINI ao Arduino e usar a sua saída PWM para controlar a corrente do LED para escurecimento. A boa notícia é que a LD3080SA ou a LD2635MA seriam ligadas e controladas exatamente da mesma forma.
Ligação do LD24AJTA_MINI e Potenciômetro ao Arduino
Nesta secção vais aprender como ligar um driver de LED e um Potenciômetro a um Arduino para regular manualmente o brilho do LED de alta potência rodando o botão do Potenciômetro.
Ligar o driver de LED é simples. O circuito básico seguinte mostra como alimentar e ligar os LEDs ao driver LD24AJTA_MINI.
Com base no circuito básico, podemos ligar o driver LD24AJTA_MINI ao Arduino. No exemplo seguinte, uso uma bateria de 9V como fonte de alimentação para o driver de LED. Mas qualquer fonte de 6-25V com corrente suficiente (700mA) pode ser usada.
No primeiro passo, ligamos a bateria ao driver de LED. O polo positivo (+) deve ser ligado ao pino V (fio vermelho) e o polo negativo (-) da bateria de 9V deve ser ligado ao pino G (fio azul) do driver de LED.
Agora, ligamos o polo negativo da bateria de 9V também ao pino GND do Arduino. Isto é importante! Arduino e driver de LED devem partilhar o mesmo terra.
Como queremos controlar o brilho do LED, precisamos usar o pino PWM (D) do driver de LED. Liga-o ao pino 11 do Arduino (fio verde). Qualquer outro pino PWM (~3, ~5, …) do Arduino também funciona. Só tens de ajustar o código abaixo em conformidade.
De seguida, ligamos o LED de alta potência aos pinos L+ e L- do driver de LED (fio vermelho e preto). Atenção à polaridade correta!
Finalmente, ligamos o potenciômetro ao Arduino. A saída +5V do Arduino deve ser ligada ao pino direito ou esquerdo do potenciômetro. O pino GND deve ser ligado ao pino oposto (esquerdo ou direito). E o pino do meio (fio amarelo) será ligado à entrada analógica A0 do Arduino.
Na próxima secção, vamos escrever o código para escurecer o brilho do LED rodando o botão do potenciômetro.
Código para Controlar o Brilho via Potenciômetro
No trecho de código acima, controlamos o brilho de um LED de alta potência usando um Arduino, um driver de LED LD24AJTA_MINI e um Potenciômetro. Esta configuração permite ajustar o brilho do LED variando a entrada analógica do Potenciômetro.
// 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);
}
Vamos analisar o código para entender como funciona em detalhe.
Constantes e Variáveis
Começamos por definir duas constantes: ledDriverPin que especifica o pino ligado à entrada PWM (D) da placa do driver de LED, e potPin que especifica o pino analógico ligado ao Potenciômetro.
Se quiseres ligar o driver de LED a um pino GPIO diferente do Arduino, podes fazê-lo aqui. Só certifica-te de que usas um pino PWM.
const byte ledDriverPin = 11; const byte potPin = A0;
Função setup
Na função setup() , definimos o ledDriverPin como pino de saída, pois vamos usá-lo para controlar o brilho do LED via sinal PWM.
void setup() {
pinMode(ledDriverPin, OUTPUT);
}
Função loop
A função loop() lê continuamente a entrada analógica do Potenciômetro usando analogRead() . No entanto, a entrada analógica varia de 0 a 1023, mas a saída PWM (brilho do LED) varia apenas de 0 a 255.
Por isso usamos a função map() para converter o valor da entrada analógica do intervalo 0 a 1023 para um valor de brilho entre 0 e 255. O valor de brilho calculado é então escrito no ledDriverPin usando analogWrite() , que controla o brilho do LED gerando um sinal PWM apropriado.
Não precisamos de fazer isto muito rápido, por isso usamos um pequeno atraso de 100 milissegundos para aliviar a carga computacional. Isto também torna as transições de brilho um pouco mais suaves, mas mais lentas.
void loop() {
int pot = analogRead(potPin);
int brightness = map(pot, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(ledDriverPin, brightness);
delay(100);
}
Se precisares de mais detalhes sobre como ler valores do potenciômetro, vê o nosso tutorial sobre How use Arduino to control an LED with a Potentiometer .
E é tudo! Com o código e circuito acima podes escurecer LEDs de alta potência até 22W.
Conclusão
Neste tutorial aprendeste como escurecer um LED de alta potência usando o driver LD24AJTA_MINI e um Arduino via Potenciômetro. Agora entendes porque é necessário um driver de LED para controlar LEDs de alta potência. Também discutimos as placas de driver LD24AJTA, LD3080SA e LD2635MA e as suas diferenças.
Com os exemplos fornecidos, deves ter informação suficiente para construir aplicações mais avançadas. Por exemplo, controlar o brilho de um LED de alta potência dependendo da luz ambiente usando um sensor LDR, ou construir uma solução de iluminação de vigilância ativada por movimento.
Se tiveres mais perguntas, vê a secção FAQ abaixo e não hesites em perguntar ; )
Perguntas Frequentes
P: Como ligo o driver LD24AJTA_MINI ao Arduino?
R: Para ligar o driver LD24AJTA_MINI ao Arduino, simplesmente liga os pinos de entrada e saída conforme o diagrama de circuito fornecido. Assegura ligações corretas de alimentação e terra.
P: O driver LD24AJTA_MINI suporta funções de escurecimento para LEDs de alta potência?
R: Sim, o driver LD24AJTA_MINI suporta funções de escurecimento através do controlo PWM, permitindo ajustar os níveis de brilho dos LEDs de alta potência.
P: Qual é a diferença entre o driver LD24AJTA_MINI e os LD24AJTA, LD3080SA ou LD2635MA?
R: São essencialmente os mesmos drivers baseados no chip PT4115. A principal diferença é que as placas LD24AJTA têm um potenciômetro que permite regular a corrente máxima de saída. Contudo, se usares um sinal PWM para controlar o driver, não precisas disso.
P: Existem precauções de segurança específicas ao trabalhar com LEDs de alta potência?
R: Ao trabalhar com LEDs de alta potência, certifica-te de fornecer arrefecimento adequado. LEDs de potência, mesmo com dissipadores, podem aquecer bastante!
P: Posso usar o driver LD24AJTA_MINI em conjunto com sensores para controlo automático de iluminação?
R: Sim, podes integrar sensores como sensores de movimento, de luz ou de temperatura com o driver LD24AJTA_MINI e Arduino para permitir iluminação automática.
P: Posso usar uma placa de driver de LED diferente em vez do LD24AJTA_MINI?
R: Sim, podes usar uma placa de driver de LED diferente desde que seja compatível com o LED de alta potência que estás a usar e possa ser controlada por um Arduino.
P: Preciso de componentes adicionais para escurecer o LED de alta potência?
R: Para além do Arduino, driver LD24AJTA_MINI e Potenciômetro, podes precisar de uma fonte de alimentação adequada e conectores de cabos apropriados.
P: Como posso proteger o LED de alta potência contra sobreaquecimento?
R: Para evitar sobreaquecimento, assegura uma dissipação de calor adequada usando um dissipador ou ventoinha se necessário. Monitoriza a temperatura do LED durante a operação.
P: Posso controlar o brilho do LED remotamente via Bluetooth ou Wi-Fi?
R: Sim, podes integrar módulos Bluetooth ou Wi-Fi com o Arduino para controlar o brilho do LED remotamente através de uma app móvel ou interface web.
P: Qual é a potência máxima suportada pelo driver LD24AJTA_MINI?
R: O driver LD24AJTA_MINI pode suportar LEDs de alta potência com uma potência máxima de 22 watts.
