Nuova luce per un vecchio camper

Mia moglie ed io lo scorso anno abbiamo comprato un camper usato e, come accade spesso nei veicoli vecchi, l'illuminazione degli interni non era proprio all'ultimo grido. Il nostro nuovo giocattolo ha 29 anni ed è tecnologicamente altrettanto vecchio.

Figura 1: Il nostro "nuovo" camper. (Immagine per gentile concessione di Michael Marwell)

Le vecchie lampade emettono una piacevole luce soffusa, adatta a una cenetta romantica ma appena sufficiente a leggere o a giocare a carte. Per una piena potenza luminosa all'interno del camper è necessario un sacco di energia.

Se il camper è in un campeggio dotato di allacciamenti alla linea elettrica, l'alimentazione non è un grosso problema. Ma quest'anno abbiamo in mente un viaggio in Romania e vorremmo trascorrere una o due notti nella natura incontaminata. Perciò, le lampade devono essere azionate dalla batteria. Il mio obiettivo, come potete capire, è di avere la maggior quantità di luce possibile con il minor consumo. La soluzione che ho individuato consiste nei LED.

La cosa più semplice sarebbe montare una stringa di LED da 12 V e tutto finirebbe lì.

Ma se i LED devono fornire luce in modo affidabile per un lungo periodo, la situazione si complica. In genere, i LED si scaldano parecchio durante l'uso, perciò non devono essere incollati direttamente al legno ma a un profilo metallico, in modo che si possano raffreddare a sufficienza.

In passato non ho avuto molta fortuna con le stringhe di LED: la colla si è sciolta per il calore.

Questa è la ragione per cui preferisco i moduli LED su supporto solido come un circuito stampato. Digi-Key offre una gamma di moduli LED disponibili a magazzino (illuminazione a LED - COB, motori, moduli).

Tenendo in considerazione la temperatura cromatica, la tensione, la potenza e altri parametri, ho scelto il modulo LED SI-B8T06128CWW di Samsung Semiconductor, Inc.. Con una temperatura cromatica di 4.000 K, la luce non è troppo fredda per me e né troppo calda per mia moglie.

Sebbene la tensione su scheda sia di 12°V, la tensione effettiva è in genere superiore a 12°V. I caricatori e l'alternatore forniscono un'alimentazione sino a 14,7°V, a seconda della tecnologia della batteria e della curva di carica. Se collego il modulo direttamente all'alimentazione su scheda tramite un interruttore, il modulo LED potrebbe non funzionare in modo affidabile a causa di una tensione troppo elevata e scaldarsi eccessivamente e magari guastarsi.

Perciò, quel che mi serve è un driver LED idoneo. Visto che sono un sostenitore delle sorgenti luminose dimmerabili, anche il driver LED deve avere questa caratteristica.

So qualcosa del dimmeraggio dei LED, ma sono sicuro che molte cose mi sfuggono. L'articolo tecnico Dimmeraggio di un LED senza compromettere la qualità della luce è quel che mi serve per approfondire l'argomento.

Ho comunque deciso di non costruirmi il circuito ma di usare una soluzione pronta all'uso.

Digi-Key propone diversi driver LED, per montaggio su scheda o esterni.

Ho optato per RBD-12-0.50/W di Recom Power che offre funzionalità importanti quali dimmerabilità, limite idoneo di corrente e intervallo della tensione di ingresso oltre a consentirmi di risparmiare una scheda a circuiti stampati. Questa versione è dotata di cavi che posso collegare al modulo LED e ai cavi esistenti.

Con questo driver LED ho la possibilità di regolare la luminosità sia tramite un semplice potenziometro sia tramite un controllo PWM. Inoltre, il driver buck/boost non limita la tensione della batteria.

Dopo aver collegato velocemente i componenti a un alimentatore da banco ho eseguito vari test.

Il primo test con il modulo LED collegato direttamente all'alimentatore dimostra che, con l'aumento della tensione da 10 V a 15,5 V, si ha un incremento sensibile della corrente e della luminosità dei LED. Poiché le specifiche dei moduli non includono i 15,5 V, ho eseguito un test veloce per confermare le mie supposizioni. Vi sconsiglio di fare questo test, visto che il modulo LED si è scaldato abbastanza in un breve lasso di tempo.

Il secondo tentativo è consistito nel collegare il driver LED con il modulo LED, isolando le estremità inutilizzate del cavo del driver LED e controllando nuovamente la tensione da 10°V a 15,5°V sull'alimentatore. Il risultato è stato pienamente conforme alle mie aspettative. Dal mio punto di vista, i LED hanno mantenuto una luminosità costante per tutto l'intervallo della tensione di ingresso.

Figura 2: Preparazione del test veloce. (Immagine per gentile concessione di Digi-Key Electronics)

La tensione misurata sul modulo LED era stabile a 12 V nonostante le differenti tensioni di ingresso. Non ho misurato la corrente di uscita del driver LED ma la corrente di ingresso è passata da circa 600 mA a 10 V a circa 400 mA a 15 V nell'intervallo previsto.

Per il terzo tentativo ho commutato un potenziometro dall'uscita della tensione di riferimento del driver LED alla terra e ho collegato la presa intermedia alla linea analogica del dimmer del driver LED. Ha funzionato immediatamente per la regolazione della luminosità delle lampade,

ma solo per parte della corsa del potenziometro. Per circa metà della corsa del potenziometro il LED raggiungeva la piena potenza luminosa.

Le ragioni di questo comportamento sono facilmente individuabili all'interno della scheda dati. Già con un ingresso analogico di 1,5 V, la corrente di uscita viene regolata sul 100%. Visto che l'uscita della tensione di riferimento fornisce una tensione di 5°V, il potenziometro regola a sua volta la tensione da 0°V a 5°V. Mettendo un resistore tra il potenziometro e l'uscita della tensione di riferimento sono riuscito a usare il potenziometro per tutto l'intervallo di controllo della luminosità. Al fine di evitare il sovraccarico dell'uscita della tensione di riferimento ho usato un resistore da 27 kOhm e un potenziometro da10 kOhm.

Il dimmeraggio analogico è sufficiente per i miei scopi, perciò al momento non ho usato l'ingresso PMW. Forse in futuro deciderò di rendere più "smart" il mio camper realizzando il dimmeraggio delle lampade tramite un circuito PWM. In ogni caso avrò la possibilità di farlo senza dover riprogettare tutto daccapo.

Informazioni su questo autore

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Michael Marwell è Manager, Digital Technical Marketing per Digi-Key in EMEA. Ha iniziato la carriera dopo aver conseguito il diploma di ingegneria (FH) come ingegnere di sviluppo hardware per sistemi di controllo accessi, seguito da diversi ruoli di ingegneria applicativa per fornitori e distributori. Nel tempo libero si cimenta con la fotografia e armeggia con i dispositivi elettronici.

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