L’utilizzo dei LED nella vita quotidiana, negli ultimi anni ha sempre più preso piede.
Con l’uscita sul mercato di LED di potenza da 1W, 3W, 5W, 10W e così via la possibilità di illuminare con questi diodi le nostre vite è alla portata di tutti.
Purtroppo i sistemi a LED di potenza integrati (tipo lampadine di marca) hanno dei costi ancora abbastanza elevati, ma i singoli diodi led sono abbordabilissimi.
Il problema per tanti è l’alimentazione, in quanto rispetto ai classici LED da 20ma che tipicamente si alimentano a 12V con una resistenza in serie da 470Ω , questo tipo di LED hanno bisogno, a maggior ragione viste le potenze in gioco, di essere alimentati non a tensione costante, ma a corrente costante.
Quando si compra un LED di potenza, spesso il venditore fornisce anche il suo alimentatore specifico a prezzi non sempre accettabili.
Da qui nasce la mia ricerca sui vari siti e blog di un sistema per alimentare questi LED, che mi dia la possibilità anche di essere dimmerato eventualmente da un circuito PWM o da un microcontroller (tipo Arduino).
Ho trovato due progetti interessanti, semplici, di facile realizzazione, sperimentati e soprattutto economici e costruiti con componenti molto comuni e diffusi.
Il primo circuito che vi voglio presentare, è costruito utilizzando l’integrato LM317, che è un regolatore variabile di tensione, ma in questo caso lo utilizzeremo come regolatore di corrente.
Il circuito qui mostrato è abbastanza semplice da capire. Tra Vout e ADJ è presente un voltaggio di riferimento di 1,25V, quindi applicando la legge di Ohm I=V/R, con un voltaggio di 1,25V e una resistenza di 3,6Ω, avremo una corrente costante di circa 347ma che scorre attraverso il LED1, indipendentemente dal voltaggio di ingresso. Questo circuito è quindi adatto per esempio per alimentare un LED da 1w (che tipicamente va alimentato con una corrente di assorbimento di 350ma).
Ovviamente si possono mettere più LED in serie, ma va tenuto conto del dropout del circuito che è di circa 3V, quindi il voltaggio in ingresso deve essere di almeno 3V superiore a quello nominale del (o dei) LED. Se però il voltaggio è troppo alto l’integrato si scalderà troppo poichè tutto il voltaggio in eccesso verrà dissipato proprio dall’LM317.
Infatti questo circuito dal punto di vista del rendimento non è il massimo; per alimentare un LED da 1W, il circuito assorbe circa 4W.
Bisogna tener conto anche del fatto che la resistenza dissipa una potenza pari a 1,25V per la corrente di circuito (in questo caso 347mA), dovremmo quindi prestare attenzione che le resistenze abbiano una potenza adeguata (eventualmente se ne possono mettere due o più in serie o in parallelo).
Il tutto è “PWM capable”, possiamo quindi alimentare il tutto con un circuito PWM di potenza adeguato (magari ne pubblico uno in un prossimo post), oppure pilotarlo da un circuito PWM a bassa potenza, tipo l’uscita di Arduino a 5V e allora lo schema sarà così modificato:
Abbiamo dovuto modificare il valore della resistenza R1 perchè introducendo la R2, il valore di riferimento mi si porta a 1,75v circa. Eventualmente va sperimentato e misurato con un amoperometro.
In questo circuito VCC che rappresenta l’ingresso TTL del nostro circuito (l’uscita PWM di un Arduino, piuttosto che l’uscita logica di un NE555), quando è a ad un valore alto (+5V), il transistor Q1 conduce e il piedino ADJ dell’LM317 va a massa, inibendo il passaggio di corrente nella R1 e quindi nel LED. Viceversa se porto l’ingresso logico ad un valore basso (0V) il transistor non conduce permettendo il passaggio di corrente: il LED si accende come nel’esempio precedente. Ovviamente lavora a logica invertita e quindi nella programmazione del microcontrollore se ne dovrà tenere conto, o al limite si può aggiungere un transistor ulteriore per invertire nuovamente la logica.
In un prossimo post, vedremo di realizzare un’altro circuito che abbia la stessa funzione, utlizzando però un transistor al posto dell’LM317.
Elettronica & Arduino 
Ti ringrazio per aver trattato questo argomento, in rete si trovano tante discussioni ma non sempre chiare come quello che hai scritto tu.
Io ho simulato il circuito controllato da TTL, lo vorrei impiegare per una planfoniera led per acquari gestita da arduino in PWM.
Tutto funziona correttamente, ho notato però che quando il transistor è in conduzione, tutta la corrente che non passa più per il led si scarica a massa tramite lo stesso transistor. Il led effettivamente si spegne ma il circuito continua ad assorbire corrente come se fosse acceso.
E’ corretto? Ho controllato più volte il circuito e non credo di aver sbagliato qualcosa.
Grazie!
Ciao Walter,
e grazie a te.
Ho provato a risimulare il circuito più volte, ma forse non mi è chiara la domanda…
Se quello che intendi è che con un valore TTL alto, il circuito dissipa potenza, probabilmente c’è un errore nel simulatore…
Come puoi vedere nello schema a questo link (https://arduinoelettronica.wordpress.com/?attachment_id=105) il passaggio di corrente sull’emettitore del transistor è praticamente nullo…
Prova a verificare, se invece non era quello che intendevi, sono qui pronto a verificare 🙂
A presto
ciao!
sono felice di ammettere che avevi ragione tu!
Ho simulato il circuito su una breadboard e tutto funziona alla grande, ne approfitto per aggiungere qualche mia osservazione.
Nel mio caso la R1 era da 3,9 Ohm per avere una corrente costante di 320mA.
Con la R2 da 10k la corrente sul led è arrivata a 430mA e quando il Q1 conduceva il led non si spegneva mai del tutto.
Ho provato con R2=2,7k, il tester mi dà una corrente sul led molto vicina ai 320mA e se Q1 conduce in effetti il led si spegne totalmente (posso aggiungere che misurando ho trovato che la corrente che scorre su Q1 è di 1mA. Nello stesso momento sul led il tester misura 2,2Volt con una corrente di 4 microA)
Che posso aggiungere? L’articolo che hai scritto è un bel esempio di come si può spiegare l’elettronica e dintorni anche a chi non è un espertone. Spero che continuerai a pubblicare cose interessanti.
GRAZIE
Walter
Figurati Walter, è un piacere… Anche io non sono un’espertone… Sono assolutamente un profano che sperimenta qua e la, e certo continuerò a pubblicare articoli… Ciao!!!
Visto che l’appetito vien mangiando….
Vorrei pilotare un LM337 (tensione negativa) tramite TTL di Arduino.
Non si tratta solo di un esercizio di stile.
Avendo l’ LM317 il teminale IN collegato all’aletta, sfrutterei proprio quest’ultima per far scorrere corrente, in questo modo evito di dover isolare con mica l’integrato dal dissipatore.
Avrei il vantaggio di un miglior smaltimento del calore, il risparmio della mica e potrei creare una circuitazione molto più pulita ed elegante.
Per ottenere questo credo sia necessario un PNP anziche l’ NPN, ma non avendo la possibilità di simulare il circuito mi affido ad una tua consulenza ed esperienza.
Credo inoltre sia un bel modo di approfondire l’argomento.
grazie
Walter
Ciao Walter,
non capisco bene l’utlità … Il circuito equivalente con LM337, consuma e dissipa esattamente lo stesso calore… Non ho mica capito il discorso della mica (scusa il gioco di parole) 🙂
In ogn caso mettendolo con tensione negativa si compica un po’ il tutto per gestirlo in TTL perchè, perchè essendo l’emettitore del transistor ad un voltaggio positivo, anche mettendo un PNP, i 5V dell’arduino non sono più in grado di pilotare direttamente il transistor. Occorrerebbero due transistor uno PNP ed uno NPN. In ogni caso come ti dicevo prima non vedo l’utilità , Magari ho capito male io.
Saluti
Al lato pratico LM317 e LM337 sono la stessa cosa, perfettamente d’accordo.
Se riuscivo ad usare LM337 avrei ottimizzato la circuitazione secondo uno schema un pò lungo da spiegare.
Credevo che la soluzione potesse essere grossomodo un circuito “invertito” rispetto a quello da te consigliato. Mi rimane l’incognita del TTL positivo. Insomma un bel rebus da risolvere!
Cercherò comunque una soluzione, forse la mia strada non è così complicata… e se poi funziona? vuoi mettere la soddisfazione? Grazie lo stesso…
Ogni tanto farò un giro tra le tue pagine HTML, a caccia di nuove cose sempre molto interessanti!
ciao!
Di nulla figurati… Proverò comunque il circuito in questione… Rimango dell’idea però, e continuo a consigliartelo, l’utilizzo di strisce a led per l’acquario, in quanto più comode da gestire oltre a scaldare molto meno… A presto Luca
ti ringrazio, per l’acquario ho la possibilità di avere dei led da 3w montati su dissipatore STAR e ho visto che non scaldano moltissimo. Ho trovato dei profili in alluminio anodizzato che sono ottimi sia come supporto che come dissipatore e costano 3 euro al metro. Lo stesso profilo lo uso come supporto e dissipatore anche per LM317.
Ho scelto questi led anche perchè ho trovato i led rossi a 660nm (perfetti per la fotosintesi).
il rosso delle strisce invece è il solito 625nm che non è l’ideale.
Comunque anche questo è un ottimo argomento… ma non rischiamo di andare fuori tema?
forse meriterebbe una pagina dedicata.
ciao!
Ottimo.
Prossimamento dedicherò un post dedicati all’illuminazione a LED per l’acquario.
A presto.
Ciao, io non ho capito perchè con l’introduzione di R2 (caso pwm) la tensione di riferimento si porta da 1,25 V a 1,75 V …
grazie!
Fai un prova e vedi!!!!
Ciao