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Importância do uso de Drive de corrente para alimentação de LEDs

Os LEDs (light emitting diode) se comportam como diodos, apresentando uma baixa resistência quando polarizados diretamente. A tensão de polarização direta dos LEDs (Vf) varia de um LED para outro tendo como agravante a variação de temperatura, o que dificulta ainda mais seu uso direto.
Importância do uso de Drive de corrente para alimentação de LEDs

Alimentação Fonte de Tensão:

Uma das maneiras mais simples de excitar um LED é com a utilização de uma fonte de tensão com um resistor em série para limitar a corrente. No exemplo a seguir foi montado um circuito utilizando uma bateria de 12V como fonte de tensão.

Sabemos pelo datasheet do LED que ele tem uma tensão de polarização direta (Vf) de 2,2V e  que a corrente de polarização direta (If) é de 10mA. A partir destes dados é possível realizar o cálculo do resistor R1. O resistor irá funcionar como um divisor de tensão. A queda de tensão do LED é de 2,2V, portanto o restante da tensão ficará sobre o resistor.

Tensão sobre o resistor = Vin – Vf
VR = 12V - 2,2V
VR = 9,8V

Para calcular o resistor utilizamos a lei de Ohm.

R=V ÷ I
R=9,8V ÷ 10mA
R=980Ω

Neste caso vamos utilizar o valor comercial de resistor mais próximo possível, que neste exemplo é o resistor de 1K ohm. Como foi possível visualizar na imagem anterior, devido ao resistor comercial ter uma resistência um pouco maior que o resistor calculado, o valor de corrente ficou em 9,8mA, bem próximo aos 10mA descridos no datasheet.

Este tipo de circuito, embora seja um circuito simples e fácil de montar, não é o melhor indicado para indústrias ou para locais onde possa ocorrer qualquer tipo de ruído na rede elétrica, como nas indústrias que utilizam inversores de frequência e bobinas das contactoras.

Vamos analisar o gráfico abaixo para entender o que ocorre com a corrente (If) nos casos em que ocorre alguma variação na tensão de alimentação.

 

Foi possível identificar que quando há algum tipo de anomalia na alimentação, a corrente If - que foi calculada para 10mA - pode exceder o valor. Já que o LED foi projetado para uma corrente de 10mA, este excesso de corrente acaba danificando o LED, que com o passar do tempo pode vir a queimar ou perder a sua luminosidade.

Alimentação Fonte de Corrente:

Ao utilizar uma fonte de corrente constante na alimentação de um LED obtemos algumas vantagens no desempenho. Por exemplo, neste caso, as variações da tensão de trabalho não têm efeito na corrente contínua If no LED e nem na potência luminosa. Esta é uma das maneiras mais simples para evitar os picos de corrente devido a interferências na alimentação, também conhecido como Drive de corrente. Mesmo que esses tipos de componentes não sejam muito populares no mercado, é possível encontrá-los em algumas lojas de componentes eletrônicos. Podemos citar como exemplo o Circuito Integrado DD311.

Vamos analisar o circuito abaixo:

Temos um drive de corrente para LED construído com componentes discretos, encontrados em qualquer loja de eletrônica.

O CI LM317 mantém uma tensão fixa de 1,25V entre os pinos ADJ e Vo (pinos 1 e 2). O transistor (BC547) é acionado através da corrente que circula em direção aos LEDs pelo resistor R2, e opera na região de saturação. Assim quando o transistor estiver saturado, a tensão de referência é aplicada ao resistor R1, que mantém a corrente nominal nos LEDs.

Calculando R1
R1=Vref ÷ If
R1=1,25V ÷ 10mA
R1= 125Ω
Neste caso o valor comercial mais próximo é o de 120 Ohms, sendo assim:
If = 1,25V ÷ 120Ω
If = 10,4mA

A corrente If ficou um pouco acima dos 10mA especificados pelo fabricante, o que é tolerável (consultar o datasheet para descobrir a tolerância máxima de If).

Outro dado importante para a montagem deste circuito é a tensão sobre cada LED. No exemplo apresentado, foi utilizado uma fonte de 12V para alimentar o circuito e sabe-se que o LM317 irá ficar com 1,25V da tensão de alimentação e que cada LED terá aproximadamente 2,2V. Portanto, temos um limite na quantidade de LEDs a ser usado neste esquema.

Primeiramente temos que descontar de Vin a tensão de 1,25V do LM317.

Tensão para os LEDs = Vin – Vref
VLEDs = 12V – 1,25V = 10,75V

Agora vamos dividir a tensão restante pelo valor de Vf do LED.
Nº LEDs= 10,75V ÷ 2,2V = 4,8V

Com uma alimentação de 12V neste circuito é possível alimentar até 4 LEDs em série. Para adicionar mais LEDs ao esquema, seria necessário aumentar a tensão de Vin.

Conclusão:

Inicialmente tínhamos 12V da alimentação. Descontamos 1,25V da tensão de referencia do LM317 e 8,8V de queda de tensão em cima dos quatro LEDs. Restaram ainda 1,95V nos quais serão dissipados em cima do LM317 entre os pinos Vi e Vo (pinos 3 e 2), sendo assim, a potência dissipada no LM317 será:

P=1,95V x 10,4mA = 20,2mW

 

Escrito por:   Fernando Winter - Projetista
                       

Comentários

Valter F. Marcolino

Um artigo é bom quando é claro e objetivo. Achei este artigo justamente quando pesquisava sobre driver de corrente constante. Foi de grande ajuda; montei o circuito, fiz os testes, e consegui concluir meu projeto com ótimo resultado. O texto cita o circuito integrado DD311, fiquei curioso e baixei o datasheet do componente que me abriu novas idéias, porém, não consegui encontrar este componente na Santa Ifigênia (SP). parece que ninguém conhece. Gostaria se fosse possível, informações de onde posso encontra-lo, preço etc. Se puderem me ajudar, agradeço desde já.

Alian Vargas Pitta

Olá, gostei muito do seu tutorial, estou com uma pequena dúvida sobre um projeto de um amigo meu. Ele que acender 20 leds de 3w (segundo vendedor o led pode trabalhar com tensões entre 3.2 a 3.6 Vcc e com uma corrente de 700ma). Gostaria de saber se ele poderá ligar esses leds diretamente a uma fonte de PC diretamente a saida de 3.3V com 28A de corrente sem a utilização de um driver? OBS: os leds são para iluminação de um aquário que fica em uma residência. Obrigado.

Fernando Winter

Oi Alian, Sim, é possível ligar os LEDs diretamente na fonte, mais aconselho realizar um teste com um dos LEDs antes. Ligue um LED diretamente na fonte, e verifique a corrente, se ficar abaixo dos 700mA especificados pelo fabricante, pode ligar tranquilamente os LEDs em paralelo na fonte, caso o valor medido fique acima dos 700mA, aconselho colocar um resistor para limitar a corrente. Como você comentou, é uma aplicação para uma residencia, utilizando uma fonte chaveada de computador, neste caso dificilmente ira ocorrer oscilações na tensão em cima dos LEDs a ponto de danificá-los, sendo assim, dispensável a utilização de um drive de corrente. Abraço, Fernando

Douglas

Estou com um problema a esse respeito. Preciso fazer com que minha fonte qd em curto, não tenha queda de tensão. a corrente consegui manter constante.

Jaime

Olá, parabéns pelo artigo, só gostaria de confirmar uma coisa. Desejo acender 8 leds de 3W em série com tensões entre 3.2 a 3.6 Vcc e com uma corrente de 700mA igual do Alian. Mas vou usar um transformador com saída retificada de 35V 2A. Fazendo a fonte de corrente com o LM317T simplesmente troco o R1 de 120ohms por um de 1,8ohm? Para ir os 700mA para os leds? Por ser uma fonte de corrente as oscilações de tensão na rede não prejudica o brilho dos leds? Desde já agradecido.

Fernando Winter

Sim, você pode utilizar um transformador com saída retificada por diodos e capacitor, substituindo o resistor de 120 ohms por um de 1,8 ohms, talvez tenha que usar um de 2,2 ohms, por se tratar de um valor muito baixo, sabe-se que não só os resistores mais todos os componentes possuem tolerâncias em seus valores comerciais. Aconselho a realizar alguns testes, ligue o circuito e verifique os valores de tensão e corrente no LED, se estiver dentro do especificado pelo fabricante do LED, pode deixar o circuito ligado tranquilamente, as oscilações da rede não devem afetar o brilho dos LED’s, pois se trata de uma fonte de corrente constante, sem variação de corrente consequentemente não temos variação de tensão. Também observe as potencias dissipadas neste circuito, principalmente no LM317 e o resistor de controle, talvez tenha que utilizar um dissipador de calor no regulador, sobre o resistor de 1,8 ohms, vamos ter aproximadamente 1,25V mais a queda de tensão de VCE que deve ficar próximo dos 100mV, dependendo do modelo de transistor que utilizar, sendo assim podemos calcular a potencia do resistor P=(1,25V+100mV) / 1,8 Ω = 0,75 W Indico um resistor de 2W, sabendo de suas tolerâncias e de seu fácil aquecimento.

Marcão

Olá amigos, estou recorrendo a vçs em busca de uma ajuda.... tenho 80 leds de 3w 2,4v e 700ma, queria achar um jeitinho de ligar tudo isso de uma vez.... a tensão é de 110/220 quantos transformadores preciso? quais componentes? É possivel? Não entendo muito de eletronica mas sou fuçador. Um abraço

David

Olá Marco, Existem várias maneiras de atingir seu objetivo. Uma das mais baratas é criar uma fonte sem transformador. Como você possui muitos led's, a potência do transformador seira um tanto elevada. Dê uma olhada nesse artigo, (http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/65-artigos-e-projetos-para-iniciantes/622-como-usar-leds-em-110-v-e-220-v.html). Nesse circuito os leds são ligados em série. Você poderia calcular o resistor e diodo (potência e valor), para poder colocar vários leds. Essa configuração tem um problema, caso algum led queime, todos que estiverem em série irão apagar. Acho interessante que faça teste, e encontre a quantidade ideal de circuitos a confeccionar. Um dado que forneceu não fecha: você fala em leds de 3W a 2,4V e 700mA, considerando que a potência é o produto da corrente e tensão, isso daria 0,7A X 2,4V = 1,68W. Check bem essas características antes de calcular os valores dos componentes de seu circuito. Boa sorte. Abraço

Moises

Ola, artigo interessante! Queria tirar uma duvida a respeito do driver lm3433, vou usar alguns lede luxeon uv para aplicação em um canhão ótico e pretendo alimentados em series, com especificações de corrente de 1A. Tem algum material que possa indicar como ponto de partida para resolução deste problema? desde ja agradecido!

Jorge

Muito bom o tutorial. Gostaria de saber qual circuito é mais indicado para ligar 1 (um) led de 3W (Volts 3,2 - 3,8 v) (700 ma) em 12 volts? Obrigado.

Fernando Winter

Olá Jorge. Tem um circuito bem simples de ser montado e que funciona muito bem, já utilizei ele para fazer um painel de iluminação para sistema de visão com câmeras. Acesse aqui a imagem: https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCMVdiWnpLUTYteEVNMURXd2lrZHZ1dmN2TnNr/view O circuito acima tem um conceito parecido com o descrito no artigo, porem quem vai determinar a corrente do LED é o resistor R2, e a tensão Vref é de 0,7V que é a tensão entre base e emissor (VBE). Calculando R2 R2= VBE ÷ If R2= 0,7V ÷ 700mA R2= 1Ω Calculando potência R2 P= VR2 x IR2 P= 0,7V x 700mA P= 1W Recomendo utilizar um resistor de 1Ω com 2W para não trabalhar no limite da potência, também sabemos que nem sempre vamos encontrar 0,7V em VBE, pois é um valor aproximado, faça os testes e se necessário altere o valor de resistência. Se tiver qualquer dúvida, entre em contato. Abraço, Fernando Winter

Fernando Winter

Olá Moisés. O Drive de LM3433 é uma solução pronta de mercado da Texa Instruments para alimentação de LEDs, é uma fonte de corrente controlada por uma saída PWM, mais informações sobre o produto podem ser encontradas no datasheet do componente na pagina do fabricante. www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3433.pdf Realizando um cadastro no site da Texas Instruments, é possível acessar a pagina Webench, colocando o modelo do componente e as características do projeto, o programa gera o circuito e calcula todos os componentes para realizar a montagem do circuito. www.ti.com/webench

RENE AVILES

Olá Fernando, estou precisando de uma dica sobre o uso do Driver de corrente. Preciso ligar 7 cubos de led 3x3x3, leds difusos de 5mm, no Arduino. São praticamente 189 leds que vão funcionar com o programa do Arduino. Tenho o circuito no protoboard para conectar apenas um cubo de led 3x3x3. Porém para 7 cubos vou precisar do driver de corrente. Como faço esse novo circuito sem prejudicar o meu Arduino Uno? Obrigado pela atenção, aguardo resposta, Rene.

Wagner Abreu

Boa tarde David. Viu um comentário seu no site http://www.crkautomacao.com.br/. E queria uma ajuda sua, tenho um driver, e a amperagem dele é de 1A, mas os leds que quero usar, são de 700mA. Qual resistor eu deveria usar, para limitar essa corrente em 700mA. Eu tenho um resistor aqui de 1R4/2w, não sei se serve, pois estou fazendo o teste com ele ligado ao driver no multímetro, e corrente continua em 1A, não esta baixando nada. Desde já agradeço sua ajuda. Obrigado

Fernando Winter

Boa tarde. Obrigado por entrar em contato com a CRK Automação para esclarecer sua duvida. O drive de corrente vai manter a corrente constante de 1A independentemente do valor de resistência, ou seja se colocar um resistor em serie não ira fazer diferença, você deve fazer um divisor de corrente conforme a imagem em anexo. Mas o valor do resistor vai depender da quantidade de LEDs e da resistência interna de cada LED, a maneira mais fácil é ir testando, e medindo com um amperímetro o quando vai reduzir, lembre de calcular a potência após encontrar o valor de resistência ideal. Quanto mais LEDs colocar em serie, mais baixo vai ser o valor de resistência. Qualquer duvida, só entrar em contato. Obrigado.

Igor Manoel

Boa noite Fernando! Estava a procura de um projeto para ligar led, acabei chegando aqui e percebi que você entende bem do assunto e qie deu uma boa atenção aos curiosos. Então, fiz a ligação de um led de 3w nominais trabalhando a 3.9V e 695mA com um resistor de 12ohms e 10w, com alimentação de uma bateria de 12v. Um problema é que pretendo recarregar a bateria com um dínamo (já tenho tudo projetado) e outro é que o projeto não ficou econômico e o resistor aquece muito. Bem, pretendia utilizar um circuito integrado (o LM317), mas não tenho a minima noção de valores e ligações para este projeto. Enfim, gostaria de saber se você poderia me ajudar. Meu objetivo seria ter um sistema econômico e com pouco aquecimento. Aguardo suas dicas. Desde já agradeço.

Fernando Winter

Olá, Igor! Realmente, da maneira que você ligou o LED, com um resistor de 12 Ohms, ele deve estar dissipando 8W aproximadamente. Como comentou que gostaria de usar o LM317, pode montar o circuito que mostra do artigo. Acesse o link: http://www.crkautomacao.com.br/sites/default/files/screenshot2274.jpg Substitua o resistor (R1) de 120 Ohms por um de 1,8 Ohms de 2W. Também pode montar o circuito abaixo, que é ainda mais simples. Acesse o link: https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCQXRhY1l1OEdSVms/view?usp=sharing Obrigado, Fernando Winter

Igor Manoel

Fernando, boa noite. Você respondeu um comentário meu do dia 9/1, e saciou todas as minhas dúvidas referentes a ligação de um LM317 para ligar um LED de 3w (nominais). Agradeço pela atenção. A questão é que me preocupo com todos os fatores. Então me surgiu mais uma dúvida. Como eu farei a bateria ser recarregada, queria saber se o circuito que me indicou pode receber uma variação de tensão mais ou menos de 12-16v?

Fernando Winter

Oi Igor, que bom que consegui te ajudar. Sobre a tua dúvida, o circuito pode ser alimentado tranquilamente nas tensões que ele mencionou, de 12 - 16V. Caso queira alimentar, poderia ligar o circuito com uma fonte de 6V até 24V. Espero ter ajudado. Abraço, Fernando

Igor Manoel

Bom dia. Mais uma vez obrigado, me ajudou bastante. Mas só pra finalizar, pesquisei sobre simbolos eletrônicos e não consegui achar o significado do simbolo do componente marcado como Q1 no circuito, http://crkautomacao.com.br/sites/default/files/screenshot2274.jpg . Se puder, gostaria que me tirasse só mais essa dúvida. Quanto ao resto, tudo bem entendido.

Fernando

Olá! Boa pergunta Igor. O mais logico seria usar a letra "T" da palavra Transistor, certo? Porem a letra "T" é usada para os Transformadores. De uma olhada nas duas imagens abaixo. https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCaHprNkJDVjZjZjg/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCRVgxN3BkUlVxOWs/view?usp=sharing Antigamente este encapsulamento de transistor era um dos mais comuns, e por ser parecido com a letra "Q" foi adotado para simbolizar e dar referencia para os transistores. Abraço, Fernando

Igor Manoel

Fernando, boa noite. Dei uma olhada sobre os transistores e, por mais uma vez, mais uma duvida sanada. Agradeço novamente. Porém terei de usar a impertinência. Desta vez estou com um pé atrás sobre o circuito. Estou com ele todo montado e realizando testes. Foi nesta parte que me deparei com algo que parece um problema. Estou medindo a tensão de saída do circuito alimentado com 12,36V, e após passar pelos componentes a medição chega um pouco acima de 11V. Com isso fico apreensivo em liga-lo no led, pois penso que possa danifica-lo. Fiz o teste ligando o circuito do lm317 com o resistor de 1,8 ohms em cima do esquema antigo, aquele com o resistor de 12ohms e 10w. E com o led ligado, a tensão de entrada no mesmo é de 3,36V. Sinceramente não sei o que fazer. O lm317 realmente precisa estar ligado ao led para estabilizar a tensão ou há algo de errado? Agora, como nunca, sua ajuda é essencial, pois corro o risco de danificar o LED. Lembrando que já revisei a ligação sob os componentes e suas respectivas entradas e saídas, tudo certo, de acordo com os circuitos que você me indicou e com o datasheet do LM317. A única coisa que imagino é que a tensão de entrada sobre o CI seja muito elevada. Ficarei no aguardo de novas soluções. Desde já muito obrigado, mesmo.

Fernando Winter

Bom dia. Olá Igor. Seu pensamento esta correto, ao medir o circuito sem o LED, você esta sem carga na fonte, esta medindo um circuito aberto, onde não existe circulação de corrente, desta maneira vai medir praticamente a tensão da fonte de alimentação. Observe as duas imagens abaixo, https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCTV85c19kN0VaQXc/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/0B_zwKnlqcByCNlJOdldzTVU1eWM/view?usp=sharing Na primeira imagem o LED não esta ligado ao circuito, a tensão medida é quase igual a da fonte. Na segunda imagem o LED esta ligado, e circulando por ele a corrente calculada. Esta é a diferença de uma fonte de tensão para uma fonte de corrente, não demos como medir a tensão de saída, pois não "existe". O que temos é uma corrente constante e a tensão vai depender da resistência da carga que vai ser alimentada. Na primeira imagem, você tem apenas o seu voltímetro como carga, e um voltiômetro tem a resistência muito alta, já na segunda você tem o LED ligado, onde tem uma resistência menor. Resumindo, pode ligar o seu LED tranquilamente. Abraços, Fernando

Alberth Sidney

Boa noite !! A tempos estou com uma dúvida cruel de como ligar 50 power leds de 3w em uma fonte de computador, lembrando que tenho três opções na fonte, 3,6v 5.0v e 12.0v, meus leds são de 2,0-2,5v a correntemente eu não me lembro no momento, qual resistir me sugere para liga-los a saída de 3,6v ? Acho que seria o mais fácil usar resistores individuais e depois ligar todos em paralelo . Imagino que pelo fato de utilizar fonte de pc e a aplicação ser residencial não corro risco com ruídos na rede nem ocilacão de tensão desculpe sou meio leigo no assunto e tenho muitas dúvidas sobre o mesmo, mas desde já agradeço se puder me ajudar no meu projeto.

Fernando Winter

Olá Alberth Sidney Você tem mais informações sobre sobre o LED e a fonte que vai usar? Pelo que eu calculei cada LED ira consumir de 1,2A a 1,5A. Não sei se uma fonte comum de computador consegue alimentar os LEDs individualmente, pois somando todas correntes iria ultrapassar os 60A. Acho que a melhor opção seria ligar na fonte de 12V, assim consegue ligar 4 LEDs com um resistor, diminuindo em 4 vezes a corrente. Se conseguir tirar uma foto com os dados da fonte e tiver um manual ou algum documento sobre o LED, seria de grande ajuda. Obrigado.

Alberth Sidney

Estive pensando melhor, vou utilizar uma fonte de 12V que encontrei no mercado livre, segundo informações do meu power led (comprado na china), cada led consome 700Ma e 2,4v, estranho pois acho que o consumo deveria ser maior, mas o vendedor diz ter 3W, Estou na duvida sobre a potencia do led. Estive pensando em utilizar 5 led's em serie para resultar em 12V, e 10 ligações em paralelo que resultaria em um consumo de 7Ah ligados todos em uma fonte de 12V com 10Ah. Segundo meu pouco conhecimento 5 led's em serie vão resultar em 12V com um consumo de 700Ma certo ou errado ? Rsrsrs. Depois de montar 10 ligações dessas em serie iria junta todas em paralelo que ficaria 12V com um consumo de 7Ah. Se meus "cálculos'' estiverem certos e se eu ligar todos os led's em uma fonte que fornece 10Ah eu corro o risco de ter os led queimados devido a amperagem da fonte ser maior que o consumo dos led's ? Sei que para regular a corrente que ira alimentar os led seria necessário a utilização de um resistor, mas não sei qual utilizar. Desde já agradeço pela atenção e pela paciência com minhas duvidas de iniciante, o seu artigo é muito esclarecedor mas ainda estou com muitas duvidas sobre como montar meu "projeto".

Fernando Winter

Oi Alberth, Seu pensamento é o mesmo que o meu. Porem como o LED tem uma variação na tensão 2,4V um pouco mais ou um pouco menos, recomendo que teste com apenas uma fileira de 5 LEDs, veja se esta consumindo os 700mA, se tiver muito acima de 700mA recomendo colocar um resistor em serie, se estiver muito abaixo recomendo usar 4 LEDs e um resistor, faça o teste se estiver fora de medida, me informe o valor que deu de corrente que eu lhe ajudo a calcular o resistor. Apos ajustar uma fileira, monte as outras 9 ligações. Sobre a corrente de 10A da fonte, quer disser que a fonte consegue fornecer até 10A, e não que ela sempre vai liberar 10A, se ligar uma carga de 12V que tenha um consumo de 5A, ela vai "liberar" 5A, no teu caso ela vai "liberar" uma corrente de 7A, só não pode ultrapassar 10A que é o limite da fonte. Obrigado. Fernando

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