Unas de las grandes incógnitas que surgen ahora en el mundo de la electrónica es lo referido a todo sobre los LED's . Empezaré con algunas preguntas muy frecuentes sobre este tema.
¿Por qué algunos leds alumbran mas que los otros?
¿Es necesaria el resistencia de protección?
¿Qué resistencia le pongo?
¿Cual es el voltaje necesario para encenderlos?
Estas y otras preguntas serán respondidas siguiendo este post
Para comenzar la palabra LED son las iniciales de Light-Emitting Diode, que al español seria traducido como Diodo Emisor de Luz, esto quiere decir, que es un elemento NO lineal, en otras palabras, este elemento no se comportará como una resistencia eléctrica común, en donde simplemente se le inyecta un voltaje y por ley de ohm se calcula la corriente y después su potencia disipada, este dispositivo (led), tiene un comportamiento similar al diodo (Véase en Diodo), tanto el diodo como el Led tiene un voltaje determinado que se denomina Voltaje Umbral , de Codo o de Partida, en otras palabras, este voltaje umbral es la tensión necesaria, para que el diodo o Led empiece a conducir corriente eléctrica, por consiguiente el led se encenderá y el diodo hablando en términos de rectificación, permitirá el flujo de corriente en un solo sentido (Véase en Rectificación).
Primero identifiquemos los terminales de un Led:
Ahora para simplificar el trabajo, pongo a su disposición una tabla, en donde se encuentra el tamaño, color, brillo, voltajes y corrientes con las cuales trabajan los leds de alto brillo, que son los que hemos estado utilizando.
Nota: Casi todos los leds de alto brillo tienen un brillo o luz considerable a los 3 volt DC, a excepción de algunos mostrados en la tabla
Ahora surge otra pregunta, ¿Si pongo dos pilas de 1,5 volt (de las comunes) en serie, eso sumaria 3 volts, entonces no es necesaria la resistencia?, la respuesta a esta pregunta se encuentra inmersa en la gráfica de Corriente vs Voltaje (I vs V) del diodo (Véase gráfica), pero sin embargo para un mejor entendimiento les realice esa misma gráfica pero de un led de alto brillo genérico, en donde en 2 volt es el voltaje umbral, y en 3 volt circula el máximo de corriente (20 mA). Nota: Esta gráfica es una aproximación a las de un led real de alto brillo (Véase en Datasheet led azul 5mm página No. 2 Fig. 2)
Como pueden observar en la gráfica, un pequeño cambio de tensión en el Led, hace que por este circule una corriente mucho mayor, y de magnitud tal que el led no lo soporta, y es por esto que su luminosidad disminuye, ¿Qué quiero decir con esto? ¿Qué tiene que ver con las pilas?.
Muy simple, las pilas, baterías o cualquier fuente de voltaje de tipo químico portátil, tienen un problema, ese problema es, que sus voltajes varían, o sea, no son estables, por ejemplo, la pila de 1.5 volt, en determinado tiempo puede ser de 1.7 volt o de 1.4 volt, en otras palabras el valor promedio o teórico seria de 1.5 volt, entonces al tener las dos pilas en serie que sumarían teóricamente 3 volt, en realidad estarían entregando una tensión de entre 2.8 volt hasta de 3.4 volt, por consiguiente, si miras la gráfica de ejemplo, un led SIN una resistencia de protección pasaría de consumir unos 20 mA (Corriente segura) a unos destructivos 30 mA, ¿por qué destructivos?, destructivos porque a esa magnitud de corriente, el Led prácticamente se esta "quemando", es por eso, que muchas linternas de fabricación china al principio tienen una luminosidad muy alta y uno las compra por ese detalle, ademas de su precio que es muy asequible, y al poco tiempo estas linternas empiezan a tener un brillo muy pobre a tal punto que dejan de funcionar.
¿Y entonces qué valor de resistencia le pongo a los leds?
Para eso es que puse la tabla anterior sobre los voltajes y corrientes de los leds de alto brillo, teniendo en cuenta esos valores procederemos a calcular la resistencia de protección que llevaria un Led blanco de alto brillo que se va a alimentar con una fuente de corriente directa DC de 5 voltios (Voltaje del puesto USB de un PC).
Para esto ahí que tener en cuenta los valores comerciales de las resistencias.
Bueno, tomemos el valor de 3.4 volt que es el voltaje mínimo que nos indica la tabla, para que el led blanco trabaje perfectamente. Usando la ley de ohm obtenemos que:
R= (Vf - Vled)/ I led
En donde:
R = resistencia en ohmios a calcular
Vf= Voltaje de la fuente en nuestro caso 5 volt
Vled= Voltaje de trabajo del led, en nuestro ejemplo usaré 3.4 volt
I led= Corriente del led, que es de 20 mA (0,020 Amperios)
R= (5 - 3.4)/(0.020)
R= 80 ohmios
Como una resistencia de 80 ohmios no es comercial, podremos usar una de 100 ohmios que es una comercial. Este calculo los hice con base a darle altos margenes de seguridad al led, para que este pueda durar completamente su ciclo de vida, en otras palabras, se calculo de tal manera que pudiera durar la cantidad de horas que el fabricante estipula en su hojas de datos.
Entonces el circuito quedaría así:
En forma pictórica así:
También se puede poner varios leds en serie, como en la siguiente imagen:
Nota: La corriente es la misma (20mA), el voltaje que consumen los leds en serie, es la suma de cada caída de tensión de consumo de cada led, en este caso son 3 leds, esto seria, 3v+ 3v+ 3v = 3 x 3v = 9 volt, entonces el Vled = 9volt e I led = 20 mA
O en paralelo usando una resistencia por cada led (que es mas seguro), o una sola resistencia para todos los leds (que es una forma de ocupar menos elementos y espacio, y tiene que soportar mas corriente)
Nota: En el circuito paralelo, cada led sumara 20mA de corriente al circuito, en este caso son 5 leds, osea 5 x 20mA = 100mA, entonces V led= 3.3 volt e I led= 100mA
Para poder saber que tipo de resistencia necesitan, si de 1/2 watts, de 1 watts, etc. se procede a calcular de la siguiente manera.
Por ejemplo, tenemos un circuito de leds que consume 200mA y que necesita una resistencia de 200 ohmios de protección, qué potencia disipa esta resistencia?:
usamos la siguiente formula: I*I*R
En donde I = 200 mA (0.2 Amperios) y R= 200 Ohmios
-> 0.2 * 0.2 * 200 = 8 watts
Entonces para este ejemplo necesitamos una resistencia que aguante MAS de 8 watts, para que esta no se queme, existen resistencias comerciales de 10 watts, solo busca en tu proveedor una resistencia de 200 ohmios o mas que soporten 10 watts o mas.
NOTA DE PRECAUCIÓN: Los leds no soportan voltajes negativos ni corrientes negativas, evite conectar mal las polaridades de la fuente con las del led
Dejo a disposición unas de las tantas tablas de colores de resistencias que rondan en internet:
Espero les haya servido este aporte. START DIY
Este post es de mi autoria, es sacado de MI blog