Informe electronica.

CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DE LOS DIODOS EMISORES DE LUZ “LEDS”

Ronald Uriel Grosso Barrera

ronald.grosso@uptc.edu.co

Diego Lorenzo López Sandoval

diegolorenzo.lopez@uptc.edu

Wilman Alexander Moreno

wilmanalexander.moreno@uptc.edu

        RESUMEN: Con la realización de esta práctica se estudiaron las características de algunos diodos emisores de luz (conocidos como leds por sus siglas en ingles), estas características como, voltaje umbral, corriente de saturación, y voltaje de ruptura, son de vital importancia en el diseño de circuitos en los cuales el uso de los leds permite solucionar problemas como la emisión de luz a ciertos colores así como obtener una iluminación en lugares cerrados a bajos costos.

PALABRAS CLAVE: emisión, corriente de saturación, voltaje en el diodo, voltaje de ruptura.

1. INTRODUCCIÓN

Este informe contiene algunas de las características más importantes de algunos diodos que se encuentra disponible para el público en general en la red. También se muestra como determinar algunas de estas características en el laboratorio con el uso de circuitos sencillos, así como una aplicación de los diodos en la iluminación de lugares cerrados.

1. EQUIPOS Y MATERIALES

1. EQUIPOS DEL LABORATORIO

• Multímetro.
• Fuente de voltaje DC

1. MATERIALES

•  Protoboard.
• 4 Diodos 1N4007.
• Conectores y caimanes.
• 15 diodos LED blancos.
• 2 diodos LED rojos.
• 2 diodos LED verdes.
• 2 diodos LED azules.
• 3 Resistencias de diferentes valores desde 100 Ω a 10 KΩ según diseños.
• 6 resistencia de 220 Ω, ½ W.
• 2 condensadores cerámicos de 470 nF/ 250 V.
• Resistencia 270 KΩ, 1 W.
• 1 fusible de 1A con porta-fusible.
• 1 m de Cable con clavija para conexión a la red.
• 1 rollo de cinta aislante.
• Cable para protoboard, 1 Pelacables, 1 Cortafríos.

1. CARACTERÍSTICAS DE LOS LEDS

Algunos de las características más importantes de los leds tienen que ver con cuanto iluminan, a que frecuencia lo hacen (color), cual es el voltaje mínimo para empezar a iluminar, los voltajes y corriente máximos antes de su ruptura, así como su consumo energético.

1. COLOR DEL LED

La tabla 1, contiene la información acerca de cuáles son los elementos que componen los semiconductores emisores de luz.

Tabla 1. Compuesto dependiendo del color del LED.

1. BARRERAS DE POTENCIAL SEGÚN EL COLOR

Aunque la barrera de potencial varia de un fabricante a otro, también puede variar de acuerdo a la intensidad de la iluminación, la tabla 2 contiene información acerca de las barreras de potencial comunes de algunos LEDS de acuerdo a su color.

Tabla 2. Barreras de potencial según al color del LED.

1. NIVEL DE CORRIENTE RECOMENDABLES SEGÚN EL COLOR DEL LED

Una de las características más importantes cuando se usan LEDS en un circuito determinado es controlar el flujo de corriente a través de estos, el nivel de corriente soportado por un LED varía de acuerdo a su color debido a que cada color se conforma utilizando diferentes elementos y niveles de dopaje. Los niveles de corrientes de corriente usualmente varían de los diez a los cincuenta miliamperios, la tabla 3 muestra algunos de las corrientes que son comunes en los LED según el color. Aunque es evidente que la relación mostrada entre color y nivel de corriente de saturación el nivel de corriente necesario para alcanzar una buena iluminación es difiere para cada color.

Tabla 3. Corrientes comunes según el color del LED.

El nivel de corriente se puede establecer usando circuitos sencillos donde además, también se pueda determinar la barrera de potencial de cada diodo en especifico.

1. CIRCUITOS BÁSICOS PARA LEDS

1. CIRCUITO PARA PROBAR LEDS

El circuito mostrado en la Fig. 1, muestra un circuito que se usa comúnmente para determinar las características de un LED, así como para determinar si un LED está funcionando ó no.

 Al variar las magnitudes de la señal de entrada y de la resistencia en serie al LED se puede establecer cuanta corriente necesita para una iluminación adecuada.

Sí se hace la medición del voltaje en las terminales del LED mientras este ilumina con suficiente intensidad se puede determinar el valor de la barrera de potencial del LED.

 Y si el LED se instala como lo describe la Fig. 1 mientras se le suministra los niveles de tensión y corriente necesarios para el funcionamiento de un LED del mismo tipo, y no se aprecia una iluminación similar al LED con el que se compara, se establece el defecto irrecuperable del LED en prueba.

[pic 2]

Figura 1, Circuito de prueba para LEDS.

La corriente con la que se polariza el LED es la corriente de todo el circuito dada la disposición en serie de los tres elementos, tal como lo ilustra la Fig. 1, al hacer L.V.K. para la malla que conforma el circuito tomando el LED como su modelo de barreara de potencial, y expresando el voltaje en la resistencia como el producto del valor de la resistencia por la corriente del circuito podemos expresar a la corriente de saturación como:

                            (1)[pic 3]

Al elegir un nivel de tensión para la fuente, de por ejemplo cinco voltios se debe tomar en la Ec. 1 un valor de R para que el nivel de corriente sea del orden de los miliamperios, dentro de un rango conocido como seguro para el LED en prueba (usualmente se trabaja dentro del rango de los quince a los cincuenta miliamperios).

Si se desea conocer la corriente adecuada para una iluminación buena se varía el valor de R, hasta llegar al punto deseado. Una vez hecho esto se calcula el valor de I a partir de la Ec. 1.

 El circuito montado en la protoboard se muestra en la Fig. 2, suministrándole en los terminales un voltaje de cinco voltios, y una resistencia de un kilo ohm de tal forma que según la Ec., 1, el valor de la corriente dependa de la barrera de potencial del LED evaluado.

[pic 4]

Figura 2. Montaje del circuito para probar LEDS

La tabla 4 presenta información leída en el laboratorio cuando en el montaje de la Fig. 2 se intercalaron LEDS de los tres colores comunes rojo, verde y azul.

Tabla 4. Valores medidos para cada LED, en el montaje de la Fig. 2

Como se evidencia en los datos tomados en el laboratorio los niveles de corriente varían un poco de un LED a otro. Incluso las simulaciones en proteus nos dan resultados similares, Fig. 3.

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