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XX Lighting LIGHTING 23 - GIUGNO-LUGLIO 2020 N = numero di LED = 10 I 1 = 20 mA (Nota: I LED = I 1 *N) R LED = resistore di polarizzazione del LED VX = caduta di tensione nominale del LED con una cor- rente di 20 mA Nella configurazione in serie (B), ogni LED riceve la stes- sa quantità di corrente con diverse tensioni dirette. In questa configurazione in serie è possibile avere LED di diversi colori. Qui, la tensione di alimentazione equivale alla somma di tutte le tensioni nominali dei LED, più la caduta di tensione ai capi del resistore, R LED . Ad esem- pio, se in questa serie si hanno dieci LED rossi (tensione diretta ~1,9°V) alimentati con 20 mA attraverso un resistore da 330 Ω, la tensione di alimentazione del siste- ma (V LED ) è di ~25,6°V. In questa confi- gurazione un LED aperto o difettoso de- termina il guasto dell’intera stringa. La combinazione di LED in parallelo e in serie (C) abbina i vantaggi delle due configurazioni. In questa configurazio- ne, la stringa in serie contiene un nu- mero inferiore di LED perciò il valore di V LED è minore. Ci sono anche meno LED nella stringa in parallelo, per cui si riduce la probabilità di un assorbimento eccessivo di corrente. Un altro vantaggio è rappresenta- to dal fatto che questa configurazione consente l’utilizzo di un DAC con uscita di corrente programmabile come sorgente di eccitazione economica, al posto del tradizio- nale generatore di tensione statico. Opzioni di controllo programmabili dei LED Nella figura 2, il meccanismo di pilotaggio dei LED nelle configurazioni in parallelo (A), in serie (B) e combinata serie/parallelo (C) ha un resistore in serie, RLED e una sorgente di tensione, V LED . In queste tre configurazio- ni, l’abbassamento della corrente diretta, cioè una ridu- zione di V LED o un aumento di R LED , determinerà la va- riazione dell’intensità luminosa (dimmering) dei LED. Un DAC con uscita in tensione può fornire le tensioni programmabili per V LED , ma la necessità di ricorrere a correnti elevate potrebbe rappresentare un problema. Un DAC con uscita in tensione spesso non è in grado di fornire la corrente elevata che occorre ai LED, perciò si ricorre frequentemente a un amplificatore di potenza (amplificatore operazionale). Un potenziometro manuale, o meglio ancora un poten- ziometro digitale, può sostituire R LED con alcuni vincoli di dissipazione di potenza, ad esempio le modalità per gestire la corrente elevata quando il potenziometro si av- vicina a zero ohm. Per evitare i problemi e le complicazioni legati all’utilizzo di DAC con uscita in tensione e di potenziometri, l’ap- proccio progettuale più elegante consiste nel ricorrere a un DAC con uscita in corrente. Con un DAC di questo tipo i LED possono disporre di una corrente programma- bile. Le specifiche critiche per questo DAC sono relative alla capacità di fornire 20 mA per LED con un elevato grado di risoluzione per questa corrente. La programma- bilità della corrente può essere usata per regolare la lumi- nanza desiderata con l’aiuto di un amplificatore a tran- simpedenza (TIA), come visibile nello schema di figura 3. Nella figura 3, due LED cercano di raggiungere il livello di tensione diretta utilizzando la loro corrente di ecci- tazione di 20 mA. A completamento del sistema di LED riportato in figura 3, un fotodiodo (PD) sul front-end di un TIA rileva la luminanza dei LED. In questo sistema, i requisiti richiesti per l’amplificatore sono una bassa cor- rente di polarizzazione in ingresso per evitare di “entra- re in competizione” con la corrente del fotodiodo (IPD) e una ridotta tensione di offset in ingresso per ridurre al minimo la caduta ai capi del fotodiodo. Implementazione di un controllore della luminanza dei LED programmabile Per l’implementazione di un sistema programmabi- le di controllo della luminanza dei LED sono necessa- ri un microcontrollore analogico di precisione (come AduCM320BBCZ), oltre al DAC con uscita di corrente (AD5770RBCBZ-RL7) e all’amplificatore operazionale (ADA4625-1ARDZ-R7): tutti questi dispositivi sono rea- lizzati da Analog Devices. Il microcontrollore è preposto allo svolgimento di questi compiti: • Pilotare i valori della corrente di uscita del DAC a 14 bit • Ricevere la tensione di uscita del TIA che vengono tra- sferiti a un convertitore analogico/digitale (ADC) a 14 bit presente sulla scheda Fig. 3 – Un DAC con corrente di uscita programmabile garantisce il controllo della corrente diretta dei LED mentre un TIA è preposto al controllo del livello di luminescenza (Fonte: Digi-Key Electronics)