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LED verde |
LED rojo |
Diodos LED
Hay componente electrónico especial que emite luz cuando se le suministra tensión continua; estos componentes se denominan diodos emisores de luz, en Inglés Light Emitter Diode, de la que el LED acrónimo que indica los diodos que emiten luz.
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LED verde |
LED rojo |
El diodo LED es un componente eléctrico de dos terminales; el símbolo eléctrico es el siguiente:
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Símbolo eléctrico del diodo LED |
En el símbolo hay una flecha que indica la trayectoria de corriente; en nuestro caso, la corriente va de izquierda a derecha; el terminal de la izquierda se dice ánodo y está conectado al terminal positivo del generador de tensión; el otro terminal está dicho cátodo y está conectado al terminal negativo del generador de tensión; si el componente es nuevo el hilo de cátodo se corta más corta que el hilo de ánodo.
La tensión de alimentación debe ser continua y de poco valor; máxima en el 3 V; hay que tener cuidado de no invertir la polaridad de la tensión que el LED tiene una pequeña tensión de ruptura inversa (de 2 a 5 V) y se quema fácilmente.
Los detalles constructivos y técnicos
Los diodos LED son construidos con tipos especiales de semiconductores; los semiconductores son materiales que conducen sólo cuando son alimentados en una dirección determinada y no conducen cuando se alimentan en la dirección opuesta; el material semiconductor más utilizado para diodos estándar es el silicio; para los diodos LED se utilizan el arseniuro de galio para infrarrojo; fosfuro de arseniuro de galio para el rojo; el fosfuro de galio para el amarillo y verde; el carburo de silicio para el azul.
Cuando un diodo LED se alimenta los electrones presentes en el interior del diodo pasan de altos niveles de energía para niveles bajos de energía, emitendo radiaciones que tienen la frecuencia de la luz. La emisión de luz, para evitar ser absorbido dentro del diodo, se refleja apropiadamente por pequeños espejos, que dirige la luz hacia el exterior.
Hay diferentes tipos de diodos LED, como podemos ver en la siguiente tabla:
| LED | Lungitud de
onda
l [nm] |
Tensión de
umbral con If= 20 mA
[V] |
Tensión
inversa
[V] |
Maxima
corriente directa
[mA] |
materiales | Símbolo químico |
| Infrarrojo | 898 | 1,1 | 3 | 150 | Arseniuro de galio | Ga As |
| Rojo | 665 | 1,6 | 3 | 100 | Arseniuro fosfuro de galio | Ga As P |
| Amarillo | 575 | 2,4 | 3 | 60 | Fosfuro de galio | GA P |
| Verde | 565 | 2,4 | 3 | 60 | Fosfuro de galio | GA P |
| Azul | 475 | 3 | 3 | 50 | Carburo de silicio | Si C |
1 nm = 1 nanómetro = 1 . 10-9 metri
Se dice característica directa de un diodo LED una curva que expresa la tendencia de la corriente del diodo
ID como una función de la tensión aplicada a el propio diodo VD.
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| características directas de diodos LED |
Si analizamos las características directas de los diferentes colores vemos en todas las características que existe una tensión de umbral, es decir, una tensión por encima del cual la corriente aumenta en gran medida y de forma lineal;
mientras que para valores por debajo de la tensión umbral la corriente es cero.Por otra parte, ya que la corriente aumenta el brillo del diodo LED.
Circuito de polarización
Cada diodo LED debe tener la tensión correcta y la justa corriente;
polarizar un diodo significa de modo que en sus extremos se encuentra la tensión correcta y que en ella circula la corriente correcta. Por tanto, necesitamos un circuito de polarización.Un circuito puede ser el siguiente:
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Circuito de polarización del diodo LED |
En la práctica, el resistor R1 sirve para evitar la quema del diodo;
el resistor se asegura de que en el diodo LED circule la correcta corriente y que la tensión aplicada al diodo es la deseada, incluso si la tensión del generador tiene una tensión más alta.
Ejercicio
Tamaño de los valores de los componentes del circuito de polarización de un diodo LED rojo.
Solución
Elegir un primer generador de tensión adecuado;
supone que tienen un generador de tensión continua con una tensión E = 5 V.Es el momento de elegir el valor de el resistor R1 para ser colocado en serie con el diodo LED.
Escribimos antes la ecuación de la malla, aplicando el segundo principio de Kirchhoff de las tensiones:
E = V1 + VD
donde
E es la tensión del generador; V1 es la tensión a los bornes de R1; VD es la tensión a los bornes del diodo.Ahora resolvemos el nivel de corriente de acuerdo con el brillo que queremos conseguir;
podemos dar los valores o 20 mA o 30 mA hasta 40 mA. Elegimos 20 mA, o sea:I1 = ID = 20 mA
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Obtenemos por ID = 20 mA una VD = 1,65 V |
siendo todos los componentes en serie habrán todos la misma corriente.
De las características nos encontramos con la característica de que el LED rojo;
trazamos una línea horizontal en correspondencia de ID = 20 mA; esta línea cumple con la característica en un punto P, dicho punto de trabajo del diodo; trazamos una línea vertical desde ese punto P; esta línea recta corta al eje x en el punto VD = 1,65 VAsí conseguimos que la tensión del diodo es: VD = 1,65 V.
Volvemos a la ecuación:
E = V1 + VD
Ahora que sabemos:
E= 5 V
VD = 1,65 V
Por la fórmula inversa derivamos
V1V1= E - VD = 5 - 1,65 = 3,35 V
Recordando la ley de Ohm para el resistor R1 podemos escribir:
V1 = R1 I1
donde:
Elegimos un valor comercial que se avecina:
R1 = 170 W
Colores: marrón-púrpura-marrón
2014
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