1. El diodo LED.

 

 

El LED es un tipo especial de diodo, que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.

 

 

 

El diodo LED es un componente que tiene polaridad, por eso debemos conectarlo correctamente. En la siguiente imagen, vemos como identificar sus terminales, tanto en un esquema como físicamente:

 

El LED tiene un voltaje de funcionamiento que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

 

 

 

Los diodos LED tiene enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas.

 

 

El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común.

 

• Aplicaciones del diodo LED.

 

 Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento.

 

 

Ejemplos:

 

Se utilizan para desplegar contadores

Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.

Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.

 En dispositivos de alarma, etc.

 

 

Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusoras de luz. Con los últimos adelantos, en los diodos LED de alta luminosidad, este problema prácticamente ha quedado en el pasado.

 

• Calculo de la resistencia limitadora del diodo LED

 

Para que un LED funcione, debe atravesarlo una corriente. No obstante, esta corriente e debe ser cuidadosamente calculada, dado que si excedemos los límites especificados en la hoja de datos del componente, este se destruirá.

 

 

 

La tabla siguiente nos da una idea de que tensión aproximada de funcionamiento de los distintos tipos de LED:

 

 

 

La corriente que debe atravesar el LED depende del tipo de componente pero se puede generalizar un valor medio de 20mA.

 

 

Para limitar la corriente que circula por el LED, lo más usual, es colocar un resistor en serie con él. Sin esta resistencia, el diodo LED podría quemarse. Veamos ahora como se conecta mediante la siguiente imagen.

 

 

Para calcular la resistencia adecuada para nuestro LED, usaremos la Ley de Ohm:

 

• Un LED normal necesita de entre 5 y 20 mA para encenderse, supongamos unos 15mA para que nuestro LED funcione correctamente.

• Una tensión de alimentación de 5 voltios.

• Y una tensión de funcionamiento del LEd de 2 voltios.

  

V = I x R

 

Vfuente – Vled = I x R

 

5v - 2v = 0.015 A x R

 

R= 200 Ω

 

Por lo tanto necesitaremos la resistencia del mercado que más se aproxime a 200 ohmios, que es una de 220 ohmios.

 

La resistencia iría conectada a la pata más larga del LED, la positiva (cátodo), algo así:

 

 

 

 

Aunque que ya sabemos qué resistencia conectar en serie con el diodo LED, aun nos queda tratar otro concepto: la potencia disipada.

 

 

• Potencia Disipada en la Resistencia

 

Ya sabemos cómo calcular resistencia necesaria para que por el LED circule una corriente adecuada. Sin embargo, todavía tienes que hallar el valor de potencia disipada que debe ser capaz de soportar tu resistencia.

  

El cálculo de la potencia es realmente sencillo, basta con aplicar la fórmula de la potencia:

 

P = I x V.

 

Tienes que tener en cuenta que, si el valor de la resistencia que vas a poner no es el que calculaste (porque no existía ese valor comercial), la corriente no será la misma y tendrás que volver a calcularla.

 

 

Si aplicamos esto al ejemplo anterior :

 

 Vfuente – Vled = I x R

 

 Vfuente – Vled = I x 220Ω

 

 I = (Vfuente – Vled) / 220Ω

 

 I = 0.014A = 14mA

 

 Una vez hemos calculado la intensidad real que circulará por el circuito, podemos calcular la potencia disipada como:

 

P = V x I

 

P = (Vfuente – Vled) x 0.014 A

 

P = 0.042W

 

 

Ahora ya sabemos qué la resistencia debe soportar al menos esos Watios. Como en el caso anterior, al no tratarse de un valor comercial, tenemos que seleccionar una resistencia con el valor admisible de potencia superior al de cálculo.

 

Un valor típico de potencia disipada en una resistencia que podemos encontrar sin problema es 0.25W.

  

Puedes ver las potencias comerciales de las resistencias en la tabla mostrada abajo.

 

                              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

 

 

En nuestro caso emplearemos una resistencia de 220 Ohmios y 1/8 W o mayor.

 

Para saber más:

 

http://soloarduino.blogspot.com.es/2013/07/calculo-de-la-resistencia-para-un-led.html

 

http://soloarduino.blogspot.com.es/2013/09/led-por-que-debemos-usar-una.html

 

http://www.educachip.com/resistencia-led/

0. El diodo.

 

El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

 

 

Viendo el símbolo del diodo en el gráfico se observan: A – ánodo, K – cátodo. Imágen original de Wikipedia

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

Principio de operación de un diodo

El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones). Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P mas allá de los límites del semiconductor. De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.

En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente. El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

 

Polarización directa

Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo.

En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

 

Polarización inversa

Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo.

En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

 

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, ésto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.

 

Aplicaciones del diodo

 

Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de la más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador.