Luz de la cima de la pirámide

La LED tricolor de alta (altísima :P) intensidad tiene las siguientes características (datasheet):

Pueden descargar los archivos fuente (LED.svg) del repositorio de código.

  • 1 W y 350 mA por canal (1.05 A y 3 W total).
  • Caída de tensión en polarización directa:
    • Rojo: 2.2 – 2.6 Vf
    • Verde: 3.2 – 3.8 Vf
    • Azul: 3.2- 3.8 Vf
  • Ángulo de visión: 140-150 grados.
  • Flujo luminoso:
    • Rojo: (620-630 nm) / 30-40 LM
    • Verde: (520-525 nm) / 40-50 LM
    • Azul: (455-465 nm) / 10-15 LM

Esta LED será alimentada por la PSU y se conectará a los conectores Molex a la salida de +5V (cable rojo). Los canales serán ánodo común. Por lo tanto (se asume el peor caso):

Tensión restante (utilizando peor caso):

  • Rojo: 5 – 2.2 = 2.8 V
  • Verde: 5 – 3.2 = 1.8 V
  • Azul: 5 – 3.2 = 1.8 V

Por lo tanto las resistencias, calculadas por ley de Ohm, R = V/I, son:

  • Rojo: 2.8/0.35 = 8.0 Ohms
  • Verde: 1.8/0.35 = 5.15 Ohms
  • Azul: 1.8/0.35 = 5.15 Ohms

Además, la disipación potencia de las mismas, calculadas por I^2 * R, son

  • Rojo: 0.1225 * 8.0 = 0.98 W
  • Verde: 0.1225 * 5.15 = 0.630875 W
  • Azul: 0.1225 * 5.15 = 0.630875 W

Se decide adquirir las resistencias comerciales:

  • Rojo:
    • 2 resistencias de 3.3 Ohms a 5% de 2 W (Naranja, Naranja, Oro, Oro)
    • 1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 2 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
    • 1 resistencia de 0.33 Ohms a 5% de 2 W (Naranja, Naranja, Plata, Oro)
      Total: 7.93 Ohms
  • Verde:
    • 1 resistencia de 4.7 Ohms a 5% de 1 W (Amarillo, Morado, Oro, Oro)
    • 1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 1 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
      Total: 5.7 Ohms
  • Azul:
    • 1 resistencia de 4.7 Ohms a 5% de 1 W (Amarillo, Morado, Oro, Oro)
    • 1 resistencia de 1 Ohm a 5% de 1 W (Marron, Negro, Oro, Oro)
      Total: 5.7 Ohms

Nota: Siempre es importante preveer un 30% más de potencia para las resistencias. Para el canal rojo idealmente el valor buscado fue de 1.5 W, sin embargo la electrónica no disponía de ese valor.

La intensidad luminosa del los LEDs será controlada por el Arduino con PWM, como se ilustra a continuación:

Para esto se conectarán transistores Darlington TIP120 (datasheet, en nuestro caso fabricado por ON Semiconductor) que funcionarán como llave de paso, cerrando y abriendo el circuito:

Una salida PWM del Arduino será conectada a la base del transistor, el colector al cátodo del LED y el emisor a tierra. Los transistores Darlington TIP120 soportan la corriente de 350mA del LED sin problemas (pues soportan hasta 5A) y además son lo suficientemente rápidos (tiempo de respuesta) para no afectar de forma significativa la onda cuadrada del PWM. Sería ideal analizar la onda producida entre el emisor y la tierra con un osciloscopio, pero no se cuenta con dicho equipo en el laboratorio.

Nota: El PWM del Arduino corre a aproximadamente 490.196Hz según este artículo.

Realizamos el siguiente diagrama electrónico (realizado con KiCAD):

Pueden descargar los archivos fuente (LEDDriver.sch y LEDDriver.cache.lib) del repositorio de código. Además hicimos un esquema de cómo quedaría organizado en una placa perforada para soldarla a finales de esta semana:

Pueden descargar el archivo fuente (LEDDriver.svg) del repositorio de código.

Nota: Gracias a este post por las aclaraciones.

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Acerca de cjenkins
Mi nombre es Carlos Jenkins, soy estudiante de Ingeniería en Computación Instituto Tecnológico de Costa Rica. Trabajo en proyectos de investigación en el Centro de Investigación en Computación de la misma institución. Tengo 23 años y soy usuario de Linux desde hace 7. Me apasiona el software, hardware y diseño gráfico en general.

7 Responses to Luz de la cima de la pirámide

  1. Pingback: Construcción de la placa de circuito « Flame Of Knowledge

  2. Vince dice:

    Here’s a silly question…are those 1W resistors you’re using? This is a great design by the way…I plan on using your driver circuit for living room accent lighting controlled via an iPhone/Android and TouchOSC. Thanks!

    • cjenkins dice:

      Hi!
      Great, when finished please share it :D

      About your question, the calculations give for the red channel a total needed of 0.98W, and for the green and blue 0.630875 W, but as I stated is a good practice to always use resistors with 30% more dissipation capability. I was unable to buy a 1.5W resistor (I think they doesn’t exists), so I had to use a 2W for the red channel, and 1W for the other two. The configuration I bought was (translation from above):

      Red channel:
      2 resistors 3.3 Ohms, 5%, 2 W (Orange, Orange, Gold, Gold)
      1 resistor 1 Ohm, 5%, 2 W (Brown, Black, Gold, Gold)
      1 resistor 0.33 Ohms, 5%, 2 W (Orange, Orange, Silver, Gold)
      Total: 7.93 Ohms

      Green channel:
      1 resistor 4.7 Ohms, 5%, 1 W (Yellow, Purple, Gold, Gold)
      1 resistor 1 Ohm, 5%, 1 W (Brown, Black, Gold, Gold)
      Total: 5.7 Ohms

      Blue channel:
      1 resistor 4.7 Ohms, 5%, 1 W (Yellow, Purple, Gold, Gold)
      1 resistor 1 Ohm, 5%, 1 W (Brown, Black, Gold, Gold)
      Total: 5.7 Ohms

      Kind regards

    • cjenkins dice:

      BTW, there is a post of the construction of the driver board if you’re interested:

      http://flameofknowledge.wordpress.com/2010/07/31/construccion-de-la-placa-de-circuito/

      Kind regards

  3. Vince dice:

    Thanks for the info!! I’ll be sure to post when I have the project completed!!

  4. Miguel dice:

    Hola,

    Buenísimo! Estoy tratando de hacer luz blanca real, es decir todo el espectro, combinando RBG.

    Si encienden los 3 juntos se ve blanco real?

    Saludos

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