Nel post precedente abbiamo visto un semplice LED driver basato sull’integrato LM317, ma come spiegato uno dei difetti di quel circuito è il dropout elevato.
Vediamo quindi oggi uno schema basato su un singolo transistor (nel nostro caso un BC337, ma qualsiasi NPN va bene purchè se ne conoscano i valori in gioco), che ha un dropout di circa 1,25V.
Il circuito è il seguente:
Ovviamente si può inserire anche solo un LED. Ne ho messi tre in serie a titolo d’esempio, poichè siamo in grado di pilotare 3 LED da 1w con un efficienza abbastanza elevata. Nell’esempio in figura, abbiamo una potenza dissipata dai LED di circa 3W, mentre l’intero circuito consuma circa 4W.
Ma vediamo il principio di funzionamento:
I LEDR è un LED standard e serve come voltaggio di riferimento per il transistor. Il dropout del led rosso è di circa 1,8v, quindi sul collettore del transistor avremo all’incirca 950mV. Applicando sempre la legge di Ohm 0,950/2,8=339, quindi con R2 a 2,8V si ha un passaggio di corrente di 339mA, che scorrerrà anche attraverso l’emettitore di Q1. In questo modo avremo un corrente costante indipendentemente dal voltaggio di ingresso. Questo è vero finchè il voltaggio, sarà sufficiente a mantenere 1,8V sul LEDR, ovvero 1,2V sull’emettitore di Q1. Insomma in parole povere dobbiamo prevedere che il voltaggio in ingresso sia di almeno 1,2V superiore al dropout dei led che si va a pilotare. I led bianchi da 1W per esempio hanno un voltaggio massimo dichiarato di 3,6V, percui 3,6×3=10,8V. 10,8+1,2=12V. In questo caso siamo perfetti. Consiglio sempre un voltaggio di circa 1,5V in più per sicurezza.
Se il carico da pilotare è maggiore di 500-600mA, è possibile diminuire il valore di R1 fino a 470Ω.
Se volessimo superare invece i 750mA, dovremmo sostituire il transistor con un darlington tipo il BD677A che può erogare fino a 4A di corrente!!!
Potete sperimentare il circuito variandone i valori, utlizzando il simulatore gratuito online a questo link.
Ovviamente anche questo circuito è “PWM capable”. Possiamo quindi alimentare il tutto tramite un circuito PWM, oppure utlizzare il seguente schema per utilizzare ad esempio un’uscita PWM di Arduino:
In questo caso dovremo diminuire leggermente la resistenza R2 a causa del fatto che il voltaggio con cui pilotiamo l’ingresso di Q1 non è 12V ma 5V.
L’importante come sempre è sperimentare, sperimentare, sperimentare!!!
Elettronica & Arduino 
ciao!
Ho provato la seconda soluzione (in PWM).
Ho però notato che la corrente che passa a 12V è inferiore a quella che passa a 15V (nella mia prova sono passato da 0.21mA a 0.23mA).
Cosa però più delicata è che il transistor è molto sensibile al calore sviluppato al suo interno, pertanto fintanto che la temperatura non va in equilibrio col dissipatore, si assiste ad un continuo aumentare della corrente erogata. C’è un sistema che controlla e limita questo fenomeno?
Grazie,
Walter
Riciao…
Confermo che un minimo scarto di corrente c’è… Nell’articolo lo spiegavo che non è proprio preciso… soprattutto man mano che ti avvicino al valore di dropout dei LED.
Comunque un paio di milli ampere in più o in meno ai led non dovrebbero creare problemi…
Per quanto riguarda il secondo problema avendo provato il circuito solo in simulazione, non ci avevo pensato… Non saprei come risponderti…
Posso darti un consiglio sulla plafoniera però… Anche io sono appassionato di acquari e di LED.
Le ho provate tutte per fare plafoniere a LED. LED di potenza da 10W, LED standard in serie e parallelo e alla fine la migliore soluzione che ho trovato è quella di utilizzare le striscie LED.
Hanno il vantaggio che si autodissipano e scaldano pochissimo, sono potenti (ogni led è circa 0,25W), ci sono di tutti i colori, e con le RGB puoi modificare tu i gradi Kelvin per ottenere il bianco, oltre ad avere un CRO molto alto. Inoltre sono facilmente pilotabili in PWM con Arduino e non hanno bisogno di corrente costante. Si pilotano a 12v in continua.
Un consiglio usa quelle con i LED SMD 5050 da 60LED per metro. In questo modo hai la potenza di circa 14W per metro. Se calcoli che sono larghe circa 1,5cm, in un acquario di 120×50 puoi arrivare ad avere circa 450W di luce (che equivalgono a circa 450W di neon!!!). Non è male…
Per pilotarle in PWM è sufficiente utiilizzare un transistor darligton di potenza tipo un TIP130. Con una resistenza da 1k tra l’uscita di Arduino e la base del transistor, puoi pilotare tranquillamente 5A (circa 5 metri di striscia led)…
Se hai bisogno di ulteriori dettaggli contattami pure.
CIAO!!!
Ciao,
solo una curiosita, le strip led smd 5050 dicono di dover essere alimentate a 12V, quindi avrei un paio di domante
1) i led sono in parallelo o serie-parallelo a gruppi di tre?
2) se uso uno dei due driver, devo considerare anche la perdita di tensione su transistor e resistenza (1,5v)? quindi devo prendere un alimentatore da minimo 13.5V?
dai datasheets del led smd 5050 dice che assorbe 60ma e 2.4V max, ma non so se la strip funziona diversamente, ho notato una resistenza smd su ogni modulo
Ciao
Ciao Stefano,
nelle tue domande c’è un po’di confusione…
Vedo di spiegarti nella maniera più semplice possibile.
Innanzitutto le Strip LED non hanno assolutamente bisogno di driver a corrente costante per essere alimentate, in quanto incorporano la resistenza di limitazione della corrente.
Tipicamente il circuito delle strip è il seguente:
http://www.ladyada.net/wiki/_media/products/ledstrip/astripsch.png
In questo caso lo schema è di una strip RGB con smd 5050.
Praticamente nelle strip i led sono collegati in parallelo a gruppi di tre (in serie), e ogni gruppo ha la resistenza adeguata al tipo di LED.
Il valore della resistenza dipende dal colore del led e quindi dalla caduta di tensione del led.
Stesso discorso vale per le strip monocolore.
Nello schema seguente si vede per esempio lo schema di una led strip white con led 3258:
http://www.girr.org/girr/tips/tips7/superbright_led_strip_schematic.jpg
In questo caso con 3 LED in serie ed una caduta di tensione di di caduta di circa 3,4 volts per led, alimentando a 14 volts con una resistenza di 220 Ohm, abbiamo una corrente di circa 17mA che scorre nei nostri led. (I 3528 hanno circa 20ma di corrente massima).
Tipicament i led smd 5050 assorbono 60mA (20 per colore se sono RGB), mentre i 3528 assorbono 20ma in totale.
I driver led a corrente costante invece servono per alimentare direttamente i LED senza resistenza ed indipendentemente dal numero di led in serie (purchè la somma della caduta di tensione non superi la tensione in uscita del led driver).
Se vuoi pilotare quindi delle strip led da arduino, anche in PWM, è sufficiente utilizzare in uscita un transistor o un darlington (vedi per esempio la lampada a red con strip rgb che ho progettato qui).
Un esempio su breadboard con transistor di potenza TIP120 lo trovi qui.
Spero sia tutto chiaro, se hai ulteriori dubbi non esistare a contattarmi.
A presto
Salve, come dimensiono le resistenze e quale transistore mi consigliate per pilotare 5 led ir con un voltaggio di 1.4 V ed una corrente massima di 100 mA ciascuno? Il tutto deve essere alimentato a 12 V proprio come in questo caso.
Ciao Deborah,
come transistore va bene il BC337, o qualsiasi NPN che che supporti almeno 100ma.
La resistenza, se ne metti una da 10Ohm, arrivi sui 103,2ma, consiglio quindi una resistenza da 12Ohm, e ti attesti sugli 86ma, prolungando anche la vita dei led. Dato il basso dropout dei led nei puoi anche aggiungere fino a 7 led senza nessun problema.
A presto
Luca
Ok, ricapitolando: R2 passa a 12 ohm, come transistor ho trovato un 2N3904 general purpose che fa al caso mio, mentre se piloto tramite PWM lascio R1 ad 1kohm, giusto? Inoltre, volendo fare un calcolo dei consumi, come influiscono la R1 ed il led di riferimento? Grazie per il tuo aiuto
Deborah
Tutto esatto.
Usando un 2N3904 hai però un hFe più basso, e quindi potresti provare a diminuire un po’ la resistenza.
In effetti tutto dipende dal dropout del led di riferimento, quindi il consiglio è di provare un po’.
Sulla carta con LEDR rosso e i componenti indicati da te, dovresti avere circa 76ma che scorrono nei led ir, mentre con R2 a 10Ohm, dovresti essere intorno ai 90ma. Prova entrambe le soluzioni e misura con un milliamperometro.
Per quanto riguarda invece i consumi di R1 e del led di riferimento, sono irrisori.
Usando un controllo PWM a 5V, scorrono circa 3,3ma tramite R1 e LEDR, mentre il circuito alimentato a 12V, assorbe circa 90ma.
Spero di essere stato utile
Saluti
Luca
Ho capito. Grazie ancora per il tuo aiuto. Sei stato molto utile e chiaro.
Ciao
Deborah
Ciao bellissima guida…proprio quello che cercavo. Ti pongo qualche domanda….
Allora io devo alimentare 5 strisce led in parallelo ognuna delle quali contiene 5 led da 3w (4 red e 1 blu) per una caduta di tensione complessiva di 13,4v. I led vanno alimentati con una corrente di 710mA.
l’alimentazione verrà portata da un alimentatore a tensione costante da 24v 120w.
Costruendo questo circuito utilizzando il BD677A ci sarebbero controindicazioni di qualche tipo?
basta un unico circuito prima di passare in parallelo regolando la corrente a 3,5A? o sarebbe meglio un singolo circuito per ogni striscia?
Ciao Lorenzo,
ti rispondo prima di tutto all’ultima domanda…
Dato l’esiguo costo dei componenti, io consiglio un singolo circuito per striscia… In parallelo funziona, ma rischi di surriscaldare troppo il transistor ed inoltre se brucia anche solo un led di una striscia, aumenta la corrente delle altre e quindi rischi di bruciare tutti i LED…
Il tranistor che ti consiglio è il TIP120 (su ebay li trovi a 30 centesimi l’uno) e facendo una simulazione software con una caduta di tensione di 1,8v di LEDR, R2 a 0,72Ohm (0,33+0,39) e 4 LED in serie, per una caduta di tensione totale di 13,6v, con una alimentazione a 24v ho una corrente costante generata di 692mA, che è un valore ottimale per il tuo caso. Per il voltaggio non è un problema perchè il voltaggio massimo per il TIP120 è di 60v, ma alimentando a 24v, avresti circa 10v buttati via, e il transistor dissiperebbe circa 7 Watt (avresti bisogno quindi di un bel dissipatore). Consiglio quindi o di diminuire il voltaggio a 15v, o di arrivare ad una caduta di tensione di circa 22v o 22,5v aumentando i led; in questo modo il transistor dissiperebbe poco più di 1 Watt e il tutto risulterebbe molto più efficiente.
Ricordati anche che la resistenza deve essere da 1 Watt (se sono due vanno bene da 0,5 Watt l’una), e non dimenticare i dissipatori sui singoli LED ed eventualmente sui transistor…
Attenzione anche al fatto che questo circuito è “instabile”… con transistor diversi, led diversi e resistenze diverse, si comporta in maniera molto diversa, io ho effettuato una simulazione virtuale con i parametri indicati qui sopra e che mi da questi risultati, ti consiglio però sempre di testare prima con un amperometro per verificare che la corrente generata sia effettivamente quella!!!
Se per esempio la caduta di tensione di LEDR fosse di 2,13v invece che di 1,8v il circuito genererebbe 1,03 Ampere circa. In questo caso per ovviare al problema sarebbe sufficiente sostituire la resistenza da 0,72Ohm con una da 1,2Ohm.
Spero di essere stato utile
A presto
grazie per la risposta completa ed esaustiva 🙂
quindi ricapitolando portando il voltaggio a 15v (cosa che posso fare visto che l’alimentatore è regolabile) andrebbe bene.
ovviamente farò tutti i test del caso visto che i led vengono dalla china e non mi fido molto di quello che scrivono 🙂
Grazie per la disponibilità
Esattamente fai tutti i test, e mi raccomando i dissipatori per i LED!!!
A questo punto ti consiglio di provare tutto a 17-18 volts con le varie resistenze e tutto, e poi leggendo il valore dell’amperometro, abbassare il voltaggio finche vedi che la luminosità non comincia a scendere e l’amperometro rimane più o meno costante… Quando trovi il punto giusto, quello è il valore corretto per l’alimentazione…
P.S.: alternativamente a tutto questo, puoi sostituire il tutto con 5mt di LED STRIP (4mt rosse ed una blu), per un totale di 72 Watts… Hanno il vantaggio che non scaldano, e si alimentano semplicemente a 12v.
Se non hai problemi di spazio, è la scelta migliore.
A presto
…bellissima guida e sito eccezionale! Complimenti.
Una domanda banale: nell’articolo scrivi “Il dropout del led rosso è di circa 1,8v, quindi sul collettore del transistor avremo all’incirca 950mV”, ma non capisco perché?
Grazie.