Diodos LED - Resumen Analisis de Circuitos Electricos PDF

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Investigación diodos LED...

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Diodos LED. 1. Historia. Como en electrónica todo parece tener una sigla por nombre, se los llamó LED: Light Emiting Diode, o Diodo Emisor de Luz en español. En 1921 el físico Albert Einstein recibió el premio

Nobel

de

esa

ciencia,

pero

contrariamente a lo que muchos creen no fue por su teoría de la relatividad, sino por un estudio en apariencia mucho más modesto: el efecto fotoeléctrico. Einstein explicó como en algunos materiales, al ser sometidos a una luz intensa generaban una pequeña corriente eléctrica, y también que al ser sometidos a una corriente eléctrica, emiten luz. La luz producida mediante el llamado efecto fotoeléctrico tiene una frecuencia determinada (es decir, es de un sólo color), que depende del tipo de material. Algo parecido a lo que ocurre en un rayo láser, pero sin la coherencia que presenta el haz de luz de este ultimo. Efectivamente, presente en forma de luz piloto en casi todos los componentes electrónicos de consumo, es la aplicación práctica de un efecto físico que permite la emisión de luz (fotones) cuando se recombinan un electrón y un hueco dentro de la unión PN que forma el diodo. Este

tipo

particular

de diodo se

encapsula en plástico transparente, de manera que esta radiación sea visible desde el exterior. De acuerdo a los materiales utilizados en su fabricación, la luz emitida es de diferentes colores, siendo los más frecuentes el rojo, verde y amarillo, aunque es posible encontrarlos de casi cualquier color, incluso blancos. Algunos LED son capaces de emitir luz en una frecuencia que está más allá del color rojo, típicamente en 940 nanómetros, banda denominada infrarrojo; estos LED infrarrojos se

emplean como emisores en aparatos de control remoto o como barreras luminosas en tareas de automatización y control.

2. Datos útiles. Los LED pueden proporcionar luz de varios colores. El material generalmente utilizado es algún compuesto de galio. El GaP se utiliza en los LEDs de color rojo o verde; el GaAsP para los que emiten luz roja, naranja o amarilla y el GaAlAs para los de luz roja. Para los de color azul, más recientes, se han estado usando materiales como SiC, GaN, ZnSe y ZnS. Su amplia difusión se debe seguramente a un puñado de factores, entre los que se pueden destacar un costo prácticamente insignificante; un consumo de energía muy bajo, típicamente de unos 20 miliamperes aunque los hay de menor consumo aún; gran variedad de colores e intensidad luminosa; prácticamente nula generación de calor; y una vida útil que en algunos casos alcanza las 100,000 horas. Todas estas características han propiciado su uso, en los últimos años, para la construcción de luminarias que reemplazan a las lámparas comunes en oficinas u hogares. Los diodos emisores de luz forman parte de un grupo de componentes electrónicos que se destacan por su interacción con la luz, ya sea como emisores o receptores, denominado optoelectrónica. 3. Cálculo de resistencia limitadora para LED’s. Para que un LED funcione, necesitamos que una corriente lo atraviese. La intensidad de esta corriente debe ser cuidadosamente calculada, dado que si excedemos los límites especificados en la hoja de datos del componente, este se destruirá. La lista siguiente nos da una idea de que tensión aproximada necesita la juntura de los LEDs de colores comunes para funcionar:

La corriente que debe atravesar el LED depende del tipo de componente pero se puede generalizar un valor entre 10mA y 30mA, correspondiendo el primer valor a la corriente mínima para que encienda con vida útil muy larga, y el segundo valor a la corriente máxima que soporta con vida útil bastante más corta; con una corriente mayor a ésta el componente normalmente se destruirá. Por lo general se toma un valor medio de 20mA (0,02A) con el cual se logra un buen brillo acompañado de una vida útil larga. Para limitar la corriente que circula por el LED, lo más usual, es colocar una resistencia en serie con él, como se ilustra en los siguientes diagramas.

Una resistencia en serie con el LED limita la corriente que lo atraviesa. El cálculo del valor de esta resistencia es muy sencillo, y solo implica el uso de la ley de ohm. Debemos restar la tensión del LED a la tensión de la fuente, y dividir el resultado por la corriente que deseamos atraviese el componente. Si usamos las unidades correctas (tensiones en Volts y corrientes en Amperes), el resultado estará expresado en Ohms.

Esta fórmula permite calcular el valor de la resistencia limitadora.

Ejemplo: Supongamos que tenemos un LED rojo de alta luminosidad, que según su hoja de datos, necesita para funcionar correctamente, una corriente de 18 mA y una tensión entre ánodo y cátodo de 2 V, y queremos alimentarlo con una batería de 9V ¿Cuál será el valor de la resistencia limitadora? Bien, si aplicamos la formula anterior, obtenemos que Como puede verse, el valor de la resistencia es de 389 Ohms. Como no existen resistencias comerciales de ese valor, utilizaremos el más cercano: 390 Ohms. A menudo es necesario colocar dos o más LED’s en serie, entre sí. En ese caso, debemos asegurarnos que todos funcionan con la misma corriente, para evitar que alguno resulte dañado. Luego, simplemente reemplazamos en la formula que hemos visto el valor de V(LED) por la suma de las tensiones de cada uno de los LEDs implicados. Por supuesto, el valor de esta suma no debe ser mayor a la tensión suministrada por la fuente.

Valores comerciales de resistencias X1Ω

X 10 Ω

X 100 Ω

X 1 KΩ

X 10 KΩ

1Ω 1.2 Ω 1.5 Ω 1.8 Ω 2.2 Ω 2.7 Ω 3.3 Ω 3.9 Ω 4.7 Ω 5.1 Ω 5.6 Ω 6.8 Ω 8.2 Ω

10 Ω 12 Ω 15 Ω 18 Ω 22 Ω 27 Ω 33 Ω 39 Ω 47 Ω 51 Ω 56 Ω 68 82 Ω

100 Ω 120 Ω 150 Ω 180 Ω 220 Ω 270 Ω 330 Ω 390 Ω 470 Ω 510 Ω 560 Ω 680 Ω 820 Ω

1 KΩ 1.2 KΩ 1.5 KΩ 1.8 KΩ 2.2 KΩ 2.7 KΩ 3.3 KΩ 3.9 KΩ 4.7 KΩ 5.1 KΩ 5.6 KΩ 6.8 KΩ 8.2 KΩ

10 KΩ 12 KΩ 15 KΩ 18 KΩ 22 KΩ 27 KΩ 33 KΩ 39 KΩ 47 KΩ 51 KΩ 56 KΩ 68 KΩ 82 KΩ

X 100 KΩ 100 KΩ 120 KΩ 150 KΩ 180 KΩ 220 KΩ 270 KΩ 330 KΩ 390 KΩ 470 KΩ 510 KΩ 560 KΩ 680 KΩ 820 KΩ

X 1 MΩ 1 MΩ 1.2 MΩ 1.5 MΩ 1.8 MΩ 2.2 MΩ 2.7 MΩ 3.3 MΩ 3.9 MΩ 4.7 MΩ 5.1 MΩ 5.6 MΩ 6.8 MΩ 8.2 MΩ 10 MΩ

Recuerda: Si al calcular el valor de una resistencia te da un valor que no es comercialmente accesible, debes elegir la más próxima, por arriba o abajo del valor deseado dependiendo de lo que busques en tu circuito. Por ejemplo, si se trata de proteger un LED, podemos seleccionar el valor mar cercano por encima del calculado, en cambio si se trata de polarizar un transistor debemos seleccionar el valor más cercano por debajo del calculado para asegurarnos que el transistor entre en conducción.

Además del valor en ohms, también debemos saber el tamaño de la resistencia comercial que debemos conseguir, para ello debemos calcular la potencia que debe disipar en forma de calor. La potencia está dada por la siguiente fórmula:

"DEBEMOS SELECCIONAR SIEMPRE UNA RESISTENCIA DE POTENCIA SUPERIOR AL CÁLCULO PARA EVITAR QUE SE QUEME" Potencias comerciales 1/8W 0,125W 1/4W 0,250W 1/2W 0,5W 1W 1W 2W 2W 3W 3W 5W 5W 7W 7W 10W 10W 15W 15W Para nuestro caso compraremos una resistencia de 390 ohm x 1/4W o mayor pero no olvidemos que a mayor potencia es mayor el costo y mayor el espacio físico ocupado. 4. Proyectos con LEDs Existen muchos proyectos interesantes que utilizan diodos LEDs. Estos son algunos de ellos: 

¿Como funciona y como se diseña un cartel de LEDs animado? (Tutorial)



Construye tu propia Matriz de LEDS de 8x8 (Proyecto completo)



Construye tu propia Matriz de LEDS de 7x32 (Proyecto completo)



El Relojito, un reloj muy especial (Proyecto completo)...