Formulas para LED

Los LED son utilizados en la mayoría de los circuitos electrónicos. Ellos se utilizan como indicadores comúnmente, pero en la actualidad también hacen parte de la iluminación domestica e industrial.

Y al igual que los demás componentes electrónicos, los LED tienen una forma correcta de conectarse. Para ello debemos tener presente una serie de detalles al momento de conectarlos. Lo primero es determinar cual es el valor correcto de voltaje y corriente, para poder conectar el LED de una forma segura y que este no se dañe en poco tiempo.

Según sea el color del LED, tendremos un valor de voltaje diferente para que este ilumine. Además, debemos conocer el valor seguro de corriente que debe circular por el LED. Los valores de voltaje para los LED más comunes según su color, suelen ser los siguientes:

LED Rojo difuso: 1.8 v. LED Rojo brillante: 1.9 v. LED Verde difuso: 2.1v

LED Naranja y Amarillo: 2.0 v

LED Verde, azul y blanco brillante: 3.4 v

La corriente de trabajo para la mayoría de los LED es de 20 ma , pero comúnmente se hacen iluminar con tan solo 10 ma, para prolongar su vida útil. Los LED de alta eficiencia pueden iluminar desde los 5 ma o menos.

Tipos de conexiones: Básicamente los LED se conectan en forma individual, en conexión serie, paralelo y serie paralelo. Cada una de ellas trae ventajas y desventajas al momento de conectar uno o varios LED.

Conexión de LED individual: Aquí tenemos un solo LED conectado a una fuente de alimentación, que nos brinda un valor de voltaje y corriente conocidos. Vamos a suponer que tenemos una fuente de alimentación de 12v y 1 amperio de corriente, para conectar un LED rojo difuso por ejemplo, debemos calcular el valor de la resistencia limitadora, ya que si conectamos el LED directamente, este se quemara.

La formula es la siguiente:

(Voltaje de alimentación - voltaje del LED) / Corriente del LED = Resistencia limitadora.

Así que el LED rojo difuso es de 1.8 v, y lo haremos trabajar con 10 ma, entonces el cálculo nos quedaría así:

12v - 1.8v = 10.2v / 0.01 A = 1020 Ohmios

El resultado es de 1020 Ohmios. Como este valor de resistencia no es comercial, podemos utilizar la de 1000 Ohmios, el LED recibirá 2.0v en lugar de 1.8 v, pero no le afectara en absoluto. Ahora debemos calcular la potencia disipada por la resistencia. Tomando la Ley de Ohm, seria entonces multiplicar el voltaje de diferencia entre la fuente de alimentación y el voltaje del LED, por la corriente del mismo. Lo cual seria:

10.2v X 0.01 A = 0.102 Vatios

Podemos entonces utilizar una resistencia de ¼ de vatio (0.25W), cuyo valor es comercial.

Conexión de LED en serie: En este circuito se encuentra conectados como mínimo 2 LED, en la forma como muestra la imagen. En este tipo de conexión, los LED requieren una fuente de alimentación que sea igual o superior a la suma de la caída de voltaje entre todos los LED que hacen parte de la serie. Además la corriente que circula por ellos, es igual al consumo de un solo elemento.

La formula es la misma que vimos antes. Pero ahora debemos sumar el voltaje de trabajo de todos los LED, e imaginarnos que es uno solo para así poder hacer el calculo de la resistencia limitadora de corriente, para la serie.

(Voltaje de alimentación - suma de voltaje de todos los LED) / Corriente del LED.

Si tomamos nuevamente el clásico LED rojo difuso de 1.8 v y 10 ma, como ejemplo, conectado a una fuente de 12 voltios. Tendríamos entonces que:

12v - 3.6v = 8.4v / 0.01A = 840 Ohmios

Podemos utilizar una resistencia de 820 Ohmios. Ahora calculamos la disipación de potencia en vatios de la resistencia, que seria así:

8.4 v X 0.01A = 0.084 W

Podemos utilizar una resistencia de ¼ o1/8 de Vatio.

Conexión de LED en paralelo: Tenemos un conjunto de LED's conectados de forma individual pero a una misma fuente de alimentación. En esta conexión, el voltaje no se suma aun existiendo varios elementos. Pero la corriente consumida será la suma de todos los elementos involucrados en la conexión en paralelo. Para calcular la o las resistencias limitadoras, quedaría de la siguiente forma:

Caso 1: Tenemos 2 LED rojo difuso de 1.8v y 10 ma conectados a una fuente de 12 v, los cuales funcionaran con 1 resistencia limitadora. La formula aplicada seria así:

(Voltaje de alimentación - voltaje del LED) / (Corriente del LED * Cantidad de LED's)

12v - 1.8v = 10.2 / 0.02 A = 510 Ohmios.

Podemos utilizar una resistencia de 560 Ohmios. Ahora calculamos la disipación de potencia en Vatios.

10.2v * 0.02A = 0.204W

Podemos utilizar una resistencia de ¼ de vatio.

Caso 2 : Tenemos 2 LED Rojos difusos, conectados a una fuente de 12v con resistencias limitadoras independientes para una corriente de 10ma. La formula seria así

(Voltaje de alimentación - voltaje del LED) / Corriente del LED

12V - 1.8 = 10.2 / 0.01 = 1020 Ohmios

Podemos utilizar una resistencia de 1000 ohmios en cada LED, además la corriente consumida de la fuente, será de 20 ma. Ahora calculemos la potencia disipada, por cada resistencia.

10.2v * 0.01 A = 0.102 W

Podemos utilizar resistencias de ¼ de vatio en cada LED.

Technical LED's LED Color Chart

Wavelength

(nm)

Color

Name

Fwd Voltage

(Vf @ 20ma)

Intensity

5mm LEDs

Viewing

Angle LED Dye Material

940 Infrared 1.5 16mW

@50mA 15°

GaAIAs/GaAs --

Gallium Aluminum

Arsenide/Gallium

Arsenide

880 Infrared 1.7 18mW

@50mA 15°

GaAIAs/GaAs --

Gallium Aluminum

Arsenide/Gallium

Arsenide

850 Infrared 1.7 26mW

@50mA 15°

GaAIAs/GaAs --

Gallium Aluminum

Arsenide/Gallium

Aluminum

Arsenide

660 Ultra Red 1.8 2000mcd

@50mA 15°

GaAIAs/GaAs --

Gallium Aluminum

Arsenide/Gallium

Aluminum

Arsenide

635 High Eff.

Red 2.0

200mcd

@20mA 15°

GaAsP/GaP -

Gallium Arsenic

Phosphide /

Gallium Phosphide

633 Super Red 2.2 3500mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

620 Super

Orange 2.2

4500mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

612 Super

Orange 2.2

6500mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

605 Orange 2.1 160mcd

@20mA 15°

GaAsP/GaP -

Gallium Arsenic

Phosphide /

Gallium Phosphide

595 Super

Yellow 2.2

5500mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

592

Super

Pure

Yellow

2.1 7000mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

585 Yellow 2.1 100mcd

@20mA 15°

GaAsP/GaP -

Gallium Arsenic

Phosphide /

Gallium Phosphide

4500K

"Incan-

descent"

White

3.6 2000mcd

@20mA 20°

SiC/GaN -- Silicon

Carbide/Gallium

Nitride

6500K Pale

White 3.6

4000mcd

@20mA 20°

SiC/GaN -- Silicon

Carbide/Gallium

Nitride

8000K Cool 3.6 6000mcd 20° SiC/GaN - Silicon

Carbide / Gallium

White @20mA Nitride

574

Super

Lime

Yellow

2.4 1000mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

570

Super

Lime

Green

2.0 1000mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

565

High

Efficiency

Green

2.1 200mcd

@20mA 15°

GaP/GaP - Gallium

Phosphide/Gallium

Phosphide

560

Super

Pure

Green

2.1 350mcd

@20mA 15°

InGaAIP - Indium

Gallium Aluminum

Phosphide

555 Pure

Green 2.1

80mcd

@20mA 15°

GaP/GaP - Gallium

Phosphide/

Gallium Phosphide

525 Aqua

Green 3.5

10,000mcd

@20mA 15°

SiC/GaN - Silicon

Carbide / Gallium

Nitride

505 Blue

Green 3.5

2000mcd

@20mA 45°

SiC/GaN - Silicon

Carbide / Gallium

Nitride

470 Super

Blue 3.6

3000mcd

@20mA 15°

SiC/GaN - Silicon

Carbide / Gallium

Nitride

430 Ultra Blue 3.8 100mcd

@20mA 15°

SiC/GaN - Silicon

Carbide / Gallium

Nitride

Relative Intensity vs Wavelength (P)

Forward Current vs

Forward Voltage

Red 5, Ultra Red 4, HE

Red 6, Orange 7, Bright Red 3,

HE Green 9, Yellow 8

Relative Luminous Intensity vs

Forward Current

Ultra Red 4, HE

Red 6, Orange 7, Yellow 8, HE

Green 9

Red 5, Bright Red 3, Pure Blue C

Forward Current vs

Ambient Air Temperature

Red 5, Ultra Red 4, HE

Red 6, Orange 7,

HE Green 9, Ultra Blue D,

Yellow8, Bright Red 3

Relative Luminous Intensity vs

Ambient Temperature

Red 5, Bright Red 3, Ultra Red 4, HE

Green 9, Yellow 8

Maximum Tolerable Peak Current

vs Pulse Duration

Ultra Red, Red, HE Red,

Orange, Yellow, HE Green,

Ultra Green (523nm), Ultra Green

(502nm), Pure Blue, Ultra Blue

Bright Red

Backlighting Surfaces Using LEDs

Tables, Graphs and Images are through the courtesy of LEDtronics 07/10/00

Disclaimer: The information provide herein are basics to educate one on the operating properties

and user characteristics of LEDs. We do not imply that the information is accurate or applicable to

every aspect of LED usage. Each application will have to be performed on its own merits and with

full understanding that damages and injury are the sole responsibility of the "builder". We do not

dispense engineering advice. You need to determine the specific products you will need for your

specific application.

The LED color chart does NOT represent what OkSolar provide. This chart is only to be used as

reference for the various types of LED's being manufactured today, and to show what their basic

properties are.

Led RGB

(cc) 2010 By Damián Lasso / Creative Commons Reconocimiento-No comercial.

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información.

El autor de esta obra queda libre de todo tipo de responsabilidad por daños materiales o

accidentes producto de la mala interpretación del contenido, defectos en los materiales o

técnicas utilizadas o incumplimiento de normas de seguridad.

Este material es netamente informativo y teórico, y el único objetivo del mismo es brindar una

orientación básica y circuito para conectar determinada cantidad de LEDs, con determinadas

características y especificaciones electrónicas.

El autor del contenido no es responsable de ningún tipo de garantía de funcionamiento de

el/los circuito/s presentados en este documento.

Introducción

En la siguiente guía expongo un circuito electrónico básico estandarizable, para conectar y

hacer funcionar adecuadamente entre 40 e infinita pero razonable cantidad de LEDs RGB

(utilizando LEDs RGB con idénticas características).

Ideal para cartelería, iluminación, señalización, vidrieras, ambientes, etc.

Y si te interesa aprender a diseñar tus propios proyectos electrónicos con LEDs, te

recomiendo el "Manual Básico para Trabajar con LEDs".

Elementos

Para este circuito voy a utilizar LEDs RGB y fuente de alimentación Standards;

LED

Tipo: LED RGB cristal de alta luminosidad.

Color: RGB (Red - Green - Blue )

Tamaño: 5mm

Consumo: 60mA (20mA x color)

Tensión nominal: entre 2 y 3 VDC

Cantidad: 40 unidades

Simbología que utilizaré;

Además utilizaré;

> 6 resistencias de 22 Ohms x 5 Watts c/u.

> 3 Presets o Potenciómetros de los cuales 2 son de 100K y el restante de 470K.

> 1 Circuito integrado ULN2803

Circuito

Importante; todos los circuitos expuestos están diseñados teniendo en cuenta la Fuente de

Alimentación y los LEDs descriptos en el apartado "Elementos" por lo que aconsejo

abstenerse de utilizar estos circuitos para otros tipos de LED y/o Fuentes de Alimentación sin

antes haber rediseñado el proyecto.

Todo se basa en un sencillo circuito diseñado para alimentar 40 LEDs.

Ok, 40 LEDs organizados en 4 subcircuitos de 10 LEDs, 6 resistencias limiadoras de 22 Ohms x

5 Watts, utilizando un driver ULN2803 (si querés saber como utilizar el ULN2803 te invito a

que pases por el apartado "EFECTOS" ) y 3 potenciómetros o presets y que comparten la

misma Fuente de Alimentación de 12VDC x 3A.

Pero por qué 4 subcircuitos? Por qué 40 LEDs?

Cada LED consume 0,06 A (20mA x color) y 40 consumen 2,4 Amperes. La Fuente de

Alimentación con que contamos entrega hasta 3 Amperes, por lo tanto y para aprovechar la

potencia que puede entregar la Fuente de Alimentación, decidí conectar 40 LEDs (le queda

margen de respiro).

Como bien explicado está en el Manual Básico para Trabajar con LEDs, siempre aconsejo

dividir el proyecto en varios circuitos por una cuestión de eficacia y eficiencia funcional así

como también por la preservación de la vida útil del proyecto y futura comodidad para la

readaptación a otros circuitos y fácil acceso a su mantenimiento o reparación.

Ampliación para más LEDs

Ya sabemos cómo conectar 40 LEDs de esos, suficiente información como para conectar

muchos más (de esos también), obviamente con una Fuente de Alimentación de más potencia

x el mismo Voltaje o con Fuentes adicionales.

Exacto, así como razonamos un proyecto basado en varios subcircuitos podemos razonar un

proyecto de mayor magnitud basado en varios "subproyectos".

Por ejemplo, si tenemos 5 Fuentes de alimentación con las mismas características que la del

ejemplo, podremos conectar unos 200 LEDs (40 x 5) unificados en un mayor proyecto

contenedor de 5 subproyectos con sus correspondientes subcircuitos.

O si tenemos una fuente de 6 Amperes en lugar de 3 (obviamente de 12VDC), podremos

conectar el doble de LEDs organizados en el doble de subcircuitos.

Es cuestión de tener el ánimo y/o necesidad, el conocimiento, razonarlo y diseñarlo.

Fin

Como vemos, el sencillo circuito de los 40 LEDs es un circuito adaptable a muchos usos y

magnitudes de proyectos. Y todo se basa en realizar un diseño organizado en subcircuitos

teniendo en cuenta a la Fuente de Alimentación, características del LED y cantidades, y el

cálculo adecuado de resistencia y potencias.

EFECTOS

Efectos

Todos los efectos de secuenciación que vemos en la amplia gama de iluminación LED y

Standard se basan en unos circuitos básicos Standard muy fáciles de armar y súper

económicos.

Estos circuitos son perfectamente adaptables entre si y con los demás recursos que contamos

al tener ya hecho algún trabajo con LEDs. Esto significa que son muy prácticos y versátiles, y

vamos a poder usarlos sin dificultad como complemento tecnológico para algún proyecto que

ya tengamos armado. Claro, también se van a poder implementar en nuevos proyectos.

El efecto básico es el parpadeo, con este efecto podremos animar en gran medida un cartel de

LEDs. Obviamente que debe estar correctamente diseñado, con una ubicación estratégica de

los LEDs y velocidades en las diferentes combinaciones de parpadeos que elijamos utilizar.

Un LED que parpadea no dice mucho, pero grupos de 10 o 20 LEDs parpadeando a una

estudiada velocidad pueden hasta brindar movimiento a un gráfico o silueta. De todas formas

la idea fundamental no es generar un monitor LED sino mas bien lograr llamar la atención del

espectador o transeúnte y direccionarla hacia el mensaje que queremos transmitir.

La simpática luz del Auto Fantástico, las actuales luces de emergencia que llevan las

ambulancias, patrulleros, bomberos, y demás empresas de seguridad, los semáforos, las luces

de giro y balizas de actuales vehículos, y desde esa clásica imagen de Bolos en la que una bola

derriba un par de pinos en esos grandes carteles o el humito que sale de alguna imagen de una

taza en algún café, las tijeras en la vidriera de una peluquería que se abren y cierran, esa cruz

de farmacia que enciende su silueta desde el centro hacia afuera pareciendo que se agranda,

etc, etc, etc… todo eso se logra gracias a un ordenado sistema de secuenciación, conocido en

casa como "sistema organizado de parpadeo".

Entonces, todo parte de un sistema de parpadeo.

Conocimientos previos

Es importante haber leído y experimentado con el "Manual Básico para Trabajar con LEDs" ya

que los circuitos que analizaremos están orientados a la implementación en proyectos con

iluminación LED.

Obviamente que esta información puede ser aplicable también a infinidad de proyectos

eléctricos y electrónicos.

Es útil también tener algún básico conocimiento de electrónica o electricidad, de simbología

electrónica, etc. Sin embargo voy a tratar de ser explícito y claro teniendo en cuenta lo que ya

hemos visto en el mencionado material.

Repaso básico de algunas cosas

Un poco de la simbología que utilizaré;

También hay que tener en cuenta cual es la pata numero 1 en un circuito integrado y como se

numeran sus patas (si; patas = terminales de conección).

Los circuitos integrados, siempre tienen una o varias marcas características en su cuerpo

físico que delatan la ubicación de la pata numero 1.

Viendo un circuito integrado desde arriba, y ubicándolo con las marcas habituales en la parte

superior, la pata número 1 se encuentra en el lateral izquierdo a la cara superior.

Veámoslo en una imagen algunas de las muescas más comunes y también como es la

numeración;

Esas son las marcas que delatan la ubicación de la pata numero 1 en un circuito integrado, y

de ahí en adelante la correspondiente numeración.

Circuitos y componentes

Sin *ahondar en muchos detalles electrónicos, vamos a separar en etapas a un circuito de

secuenciación.

*Si te interesan detalles más complejos acerca de este tipo de electrónica, con este material

vas a tener un comienzo y vas a saber sobre qué buscar específicamente.

Es muy útil conocer como funciona todo por separado para luego poder adaptar los sistemas a

infinidad de aplicaciones.

Analizaremos las siguientes etapas de un sistema completo de secuenciación;

1- Etapa de oscilación.

2- Etapa de secuenciación.

3- Etapa de adaptación / amplificación.

Luego veremos algunas alternativas y Tips interesantes para aplicar ya teniendo el

conocimiento de las 3 etapas y hasta un curioso circuito simulador de la llama de vela.

1- Etapa de oscilación

Para lograr un parpadeo, es necesario un sistema de oscilación, osea un sistema que brinde la

frecuencia del parpadeo dotándonos de un 1 y un 0 a determinada velocidad. Un 1 significa un

estado alto y un 0 un estado bajo. Un estado alto es cuando hay voltaje y un estado bajo

cuando no lo hay.

Entonces, en primera instancia necesitamos un circuito oscilador que nos de los pulsos

necesarios para el circuito de parpadeo a una frecuencia útil.

Necesitamos una señal de continua pulsante (no necesariamente cuadrada) en la que por

cierto instante tengamos voltaje y en otro no.

Circuito oscilador -> -> hacia secuenciador.

Hay un circuito integrado que con una simple configuración electrónica, nos brinda esa señal.

EL famoso 555.

El 555 nos entrega una señal pulsante casi del mismo nivel de tensión que la fuente del

mismo, y varía la frecuencia de la señal proporcionalmente a la variación de la resistencia de

1M y/o capacitor de 10u.

La salida del 555 soporta hasta 200 mA osea que se podrían conectar hasta por ejemplo 10

LEDs que consuman 20 mA (obviamente que con su correspondiente resistencia limitadora).

Si rodeamos al 555 con esos componentes conectados de ese modo, vamos a poder lograr una

señal de pulsos a una frecuencia calibrable con el potenciómetro de 1M dentro de un rango

útil para nuestro sistema de secuenciación.

Ése es el circuito oscilador básico, con sus conexiones y componentes, y vemos que por la pata

numero 3 sale la señal que posteriormente utilizará el circuito secuenciador. Si colocamos un

LED directamente en esa salida, podremos ver el parpadeo del mismo.

La resistencia que le puse a la conexión del LED es de 1k teniendo en cuenta que es un LED

común, rojo o verde de 3 o 5 mm que funciona con 1,2 V, que consume cerca de 15 mA y que la

señal pulsante que recibe es de un nivel de 12 VDC aproximadamente.

El LED encenderá en cada pulso que reciba del 555 y podemos ver que cambiando el valor de

la resistencia variable de 1M (potenciómetro o preset correctamente configurado) se

modificará la frecuencia del parpadeo.

Pero bien, ese LED sirve en última instancia, de testigo del buen funcionamiento del circuito

oscilador ya que no nos sirve de mucho un solo LED que parpadea. Lo que nos sirve del

circuito es la señal pulsante.

Claro, le podemos conectar varios LEDs hasta llegar al consumo máximo aproximado de

200mA sin embargo tendremos solo un parpadeo constante, solo eso, que puede ser que te

sirva pero mas adelante vamos a ver el tema de la secuenciación que es el que en este material

nos compete.

A la señal de continua pulsante que nos entrega el circuito oscilador que nos da la frecuencia

de trabajo, se le llama "clock".

Ok, ya tenemos el clock que necesitamos.

2- Etapa de secuenciación.

Con el clock en una patita, logramos una distribución del pulso entre otras 10 patitas.

Arranqué apurado.

Hay un circuito integrado llamado 4017 que nos permite distribuir organizadamente el dato

clock.

Como vimos, la señal de clock esta compuesta por unos y ceros, estados altos y bajos

distribuidos a determinada frecuencia a lo largo del tiempo. Una cola de pulsos.

Cuando llega el primer 1 a la pata numero 14 del circuito integrado 4017, se pone en 1 la

primera de las 10 salidas que tiene. Cuando llega el segundo estado alto (interpuesto con el

primero por un estado bajo o 0) a la pata numero 14, se apaga la salida numero 1 y se pone en

1 la salida numero 2. Cuando llega el tercer 1 a la pata numero 14 del 4017, se pone en 0 la

salida numero 2 y sale un 1 por la salida numero 3, y así continuamente hasta llegar a la salida

numero 10 para luego comenzar nuevamente con la 1.

Veamos en unas imágenes lo que sucede con los primeros 3 pulsos que le llegan al integrado

4017;

Primer pulso en la pata 14, la salida 1 se pone en 1 (o sea que con el primer pulso en la pata

14, obtenemos tensión en la salida numero 1).

Segundo pulso en la pata 14, la salida 2 se pone en 1 y la 1 se pone en 0.

Tercer pulso en la pata 14, la salida 3 se pone en 1 y la 2 se pone en 0.

Y así sucesivamente hasta

completar las 10 salidas.

Osea que el pulso que ingresa por la pata 14 (clock) parecería que se distribuye equitativa y

ordenadamente entre las 10 salidas.

De este modo por ejemplo, trabaja la luz del auto fantástico, ese punto rojo que va y viene. Sale

un 1 hacia un LED, luego se apaga y sale un uno al siguiente, luego se apaga y sale otro 1 al

siguiente y así sucesivamente hasta llegar al final y volver a comenzar.

Entonces ya sabemos que hay un circuito integrado llamado 4017 que distribuye pulsos que le

ingresan por una pata, entre otras 10 de forma secuencial.

Perfecto, y el circuito ? aún no… Hay que tener en cuenta algunos detalles.

Recordemos una cosa, el 555 nos entrega por su salida (pata 3) una señal pulsante de una

tensión por pulso aproximadamente igual a la que hay en su alimentación. Soporta en su

salida unos 200 mA y si le conectamos una carga mayor, el mismo se destruye.

El 4017 entrega tensión secuencialmente (a una frecuencia determinada por el clock) por sus

10 salidas de aproximadamente el mismo nivel que la que tiene en la alimentación y sus

salidas soportan solo 6,5 mA, una corriente casi inservible para alimentar directamente

siquiera a un LED.

La siguiente es la numeración de las salidas en el orden en que saldrán los pulsos cuando

llegue el clock a la pata 14, obviamente NO ES LA NUMERACION DE LAS PATAS DEL

INTEGRADO.

Como vemos en la imagen, con la llegada de los primeros 10 pulsos del clock a la pata 14

sucederá lo siguiente (Repitiendo de otro modo lo que ya expliqué);

Primer pulso; se pondrá en estado alto la pata número 3.

Segundo pulso; se pondrá en estado bajo la pata número 3 y se pondrá en estado alto la

número 2.

Tercer pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 2 y se pondrá en estado alto la número

4.

Cuarto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 4 y se pondrá en estado alto la número

7.

Quinto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 7 y se pondrá en estado alto la número

10.

Sexto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 10 y se pondrá en estado alto la número

1.

Séptimo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 1 y se pondrá en estado alto la

número 5.

Octavo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 5 y se pondrá en estado alto la número

6.

Noveno pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 6 y se pondrá en estado alto la

número 11.

Décimo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 11 y se pondrá en estado alto la

número 9.

Lo que sucede es que el 4017 nos brinda la secuencia de pulsos, pero no nos da una corriente

útil (recordemos; unos 6,5 mA) por lo que vamos a necesitar una amplificación de corriente.

En la siguiente etapa, la de adaptación / amplificación veremos eso.

Vallamos al circuito del secuenciador;

Armando el siguiente circuito vamos a poder probar el funcionamiento del secuenciador. A

pesar de que la corriente que puede entregar el 4017 es baja, servirá para encender

mínimamente un LED de forma secuencial y de este modo podremos ver como se comporta el

sistema.

El circuito integrado 4017 recibe el clock por la pata 14, y de forma secuencial saca los

estados altos que encienden LED por LED desde el Nº 1 hacia el Nº 10 a la velocidad

(frecuencia) en que le llegan los pulsos del clock.

Observación;

Como ya se habrán dado cuenta, las 10 salidas del 4017 no se encuentran visualmente

organizadas en sus patas, no están las 10 salidas en 10 patas

una al lado de la otra, sino que están distribuidas de una forma poco práctica para un orden

ideal esperado por nosotros, a pesar de eso es 100% funcional.

Podemos probar el sistema secuenciador aunque no tengamos la etapa del clock realizada.

Exacto, así como podemos probar con 1 LED el circuito oscilador que genera el clock, también

podemos probar el circuito secuenciador.

Para probar nuestro circuito secuenciador sin tener la etapa del clock hecha, en primera

instancia debemos conectar el sistema como lo está en la imagen y en esos 10 LEDs veremos

la salida de la información a medida que le simulemos el clock en la pata 14. Si, para poder

probarlo vamos a tener que simular el clock, y eso es algo muy sencillo.

Primero tenemos que conectar 2 conductores, uno a masa y otro a positivo.

Con el sistema encendido, le damos un toque a la pata 14 con el negativo y seguidamente otro

toque con el positivo, es ahí cuando el circuito secuenciador recibe el primer pulso y enciende

el primer LED. Si continuamos con los toques negativo y positivo consecutivamente seguirán

ingresando los pulsos como si fuera el clock y el 4017 hará su trabajo de secuenciación, de

esta forma nos daremos cuenta que el circuito está funcionando.

Haciendo esta prueba manual, no importa si no respetemos una frecuencia, el 4017 lee los

pulsos de todas formas, la frecuencia o velocidad en que le llegan los pulsos a la pata 14

determina la velocidad de secuenciación.

Algo a tener en cuenta; no basta con darle toques con positivo solamente, es necesario que se

le den los toques negativos sino no funcionará. Recordemos que el clock consta de estados

altos y bajos, 1 y 0, y no solo estados altos On y Off.

Y si quiero una secuenciación de menos salidas ?

Fácil, por ejemplo veamos qué hacer si queremos una secuenciación de 5 salidas;

La pata 15 del 4017 es el Reset, osea que puenteando en este caso la salida número 6 con el

Reset obtenemos una secuenciación de 5 salidas. El secuenciador empieza a trabajar y al salir

el 1 por la pata 6, se mete por la pata 15 y resetea el sistema reiniciándolo desde la salida 1

nuevamente.

3- Etapa de adaptación / amplificación.

Como el dato que sale del 4017 no nos brinda una corriente útil, vamos a necesitar

amplificarla.

Para amplificar la corriente, vamos a utilizar un Driver (adaptador), es un circuito integrado

muy conocido que posee 8 canales independientes de hasta 500 mA cada uno (si, ½ Amper).

EL circuito integrado es el ULN2803.

Con un 1 a la entrada del canal, el ULN2803 entrega masa a su salida.

Los 8 canales están organizados de una forma muy cómoda para el usuario, en la imagen

expongo la organización de los mismos, cada canal tiene su entrada y salida y son iguales al

que encierro en un elipse rojo.

Si conectamos el ULN de esa forma, y le conectamos positivo a la pata 1 por ejemplo,

instantáneamente aparecerá masa en la pata número 18. Con la masa que nos entrega el

ULN2803, en este ejemplo en la pata 18 del mismo, podremos conectar cargas de hasta 0,5

Amper.

Un 1 a la entrada del canal, un 0 a la salida…

Es el Driver perfecto para nuestro secuenciador.

Solo tenemos que conectarlo de tal forma que reciba las salidas del secuenciador en las

entradas de cada canal.

Para aprovechar una secuenciación de 10 salidas, vamos a necesitar otro ULN2803 ya que

cada uno solo tiene 8 canales.

Entonces, en vez de conectar los LEDs directamente a la salida del 4017, conectamos los

Drivers con los cuales podremos sacarle hasta 500 mA a cada dato del secuenciador. Esto

significa que podremos conectar hasta 22 o 23 LEDs que consuman 20 mA cada uno en cada

salida. Si hacemos las cuentas podremos deducir que se pueden conectar hasta 25 LEDs de 25

mA cada uno, sin embargo siempre hay que dejar un margen de corriente a nuestro favor por

lo que yo particularmente conectaría 22 o 23 y no 25 LEDs.

Y recordá que el ULN2803 es inversor, esto significa que con positivo en la pata de entrada al

canal, entregará negativo por la pata de salida (diferente del 4017 que saca pulsos positivos).

Asíque los LEDs o carga que conectemos, siempre deben tener como común a positivo, para

que al recibir el negativo que entrega el ULN salga todo como lo esperamos.

Veamos un ejemplo de cómo sería una conección a las salidas de un ULN2803 con el común de

las cargas a positivo. En este ejemplo usé LEDs comunes con su correspondiente resistencia

de 1K, pero obviamente ya saben que la carga puede ser cualquier otra que no supere los 500

mA por salida.

Y sabiendo esto, podemos optar por varias configuraciones.

Por ejemplo, se pueden agrupar salidas de la siguiente manera;

De ese modo, y con una secuenciación de 3 salidas, podemos alimentar 3 cargas por separado.

Vemos que formé 3 grupos en las entradas del Driver. El primer grupo está formado por 2

canales, al llegar un 1 a esos dos canales, el ULN2803 de forma simultánea entregará masa por

las 2 patas de salida (la 17 y 18).

Con 500mA en cada una de las 2 salidas independientes, podremos lograr 1 Amper que

trabaje en equipo, esto significa que el ULN2803 entregará masa instantáneamente en las dos

salidas en las cuales podemos cargar hasta con ½ Amper.

El segundo grupo que formé es de 3 entradas y 3 salidas, osea que podremos activar

simultáneamente 3 cargas que pueden sumar hasta 1,5 Amper. Lo mismo con el tercer grupo.

De esta forma se pueden formar varios grupos para poder controlar mayor cantidad de carga

a la salida, más Watts de potencia.

Hasta se pueden formar grupos de ULN2803 con todas sus entradas puenteadas, y que cada

una de las 10 salidas del 4017 caiga en 10 circuitos integrados ULN2803 logrando controlar

cargas de hasta 4 Amperes por ULN (obviamente divididos de a 500 mA por cada salida

independiente del ULN).

En las salidas de los Drivers se puede conectar cualquier tipo de carga que no sea mayor a 500

mA, también se pueden conectar relés y de esa forma controlar mucho más Amperaje.

OK, ya podremos amplificar corriente.

Y, como también sucede con las otras dos etapas (oscilación y secuenciación), este circuito

integrado es adaptable a infinidad de circuitos y usos, por ejemplo…

Secuenciador básico con Circuito oscilador y Driver (sin el 4017)

Veamos como generar una secuenciación básica sin necesidad de utilizar otro circuito

integrado como el 4017.

Conectando el circuito integrado ULN2803 de la siguiente manera, y con el circuito oscilador

ya creado con el 555, conseguiremos una secuenciación de 2 efectos.

Como se puede ver en la imagen, he dividido las entradas en 2 grupos de 4 canales cada uno.

Cuando entra un pulso al primer grupo, las salidas correspondientes entregan masa

completando la fuente para alimentar lo que haya conectado en esas salidas. Mientras tanto, el

otro grupo está en Stand By esperando a que suceda algo. En ese instante las salidas del

segundo grupo (el de abajo) no entregan nada útil en sus correspondientes salidas.

Como hay una resistencia de 1K conectada a positivo, cuando en esa pata de salida del

ULN2803 hay masa, el flujo de corriente circula directamente hacia masa y muy pocos

electrones se van por la derivación hacia las otras entradas del otro grupo de canales. Por eso

es que ese otro grupo está en espera, esto significa que aún no tiene un 1 o estado alto.

En el momento en que termina de llegar el pulso al primer grupo de canales, la pata del

ULN2803 en que está conectada la resistencia de 1K deja de entregar masa y por lo tanto deja

de absorber el flujo de corriente y esto ocasiona que a través de la resistencia de 1K llegue un

1 o estado alto a las entradas del segundo grupo lo que genera que sus correspondientes 4

salidas entreguen masa alimentando lo que halla conectado en sus salidas.

Entonces; cuando llega un 1 al primer grupo de 4 canales, sus 4 correspondientes salidas

entregan masa y las otras 4 salidas pertenecientes al otro grupo de canales no lo hacen.

Cuando llega un 0 al primer grupo de 4 canales, sus 4 correspondientes salidas dejan de

entregar masa e instantáneamente llega un 1 al segundo grupo de 4 canales y sus 4 salidas

correspondientes entregan masa.

Y de ese modo, a medida en que llega el clock, con los unos y ceros se genera una

secuenciación de 2 efectos; cuando un grupo funciona el otro no y cuando el otra funciona el

primero no. Esto significa que siempre hay un grupo de salidas activado y todo esto a la

velocidad determinada por el clock.

Una secuenciación de un solo efecto es directamente un parpadeo (y no se hasta que punto es

una secuenciación). No hay siempre una parte del circuito encendida; enciende y no enciende,

vuelve a encender y se apaga… y eso simplemente lo podemos lograr con el circuito oscilador

del 555.

Hasta acá ya tenemos el conocimiento de las 3 etapas fundamentales de un sistema

secuenciador.

Ahora, veamos como hacer un atenuador y algunas alternativas para nuestros diseños…

Dimmer - Atenuador

Voy a analizar un simple circuito básico para poder regular la intensidad de grupos de LEDs o

cargas de hasta 500 mA.

Un dato digital consiste en un 0 o un 1, un estado bajo o alto, la existencia de negativo o la

existencia de positivo, respectivamente.

Un dato analógico consiste en infinidad de niveles y/o magnitudes entre un 0 y un 1. Un dato

analógico consiste en infinidad de niveles y/o magnitudes de tensión o corriente entre

negativo y positivo.

EL Driver ULN2803 trabaja de forma analógica. Obviamente y en base a sus diferentes

configuraciones con demás sistemas y componentes electrónicos se le puede entregar o quitar

un dato digital. Incluso en los ejemplos que vimos hasta ahora, le dimos un uso digital al

hacerlo trabajar con un 1 o un 0.

Con decir que el ULN2803 trabaja de forma analógica me refiero a que si variamos la

tensión/corriente del dato de entrada a cada uno de sus canales, vamos a lograr variar las

salidas amplificadas.

Ejemplo práctico; tenemos un ULN conectado de la siguiente manera;

Para encender los LEDs necesito ingresar un 1 en cada canal. Un 1 puede significar 12VDC que

es el voltaje de la fuente.

Si le pongo 12VDC en la pata 1 al ULN2803, la pata 18 entregará masa y encenderá el primer

LED.

Si de pronto comienzo a disminuir la tensión en la pata 1 del ULN2803, el LED que encendió

comenzará a disminuir su intensidad. Lo que sucede es que se está reflejando el descenso de

la tensión de la entrada al canal, en la salida.

De esa forma, con un potenciómetro o reóstato (resistencia variable) correctamente

conectado a la entrada de cada canal o grupos de canales (dependiendo de la configuración

que le hallamos dado), podremos lograr Dimmerizar las salidas. Y como sabemos que tenemos

disponibles 8 salidas de hasta 500 mA por salida, podremos Dimmerizar grandes grupos de

LEDs o cargas.

Circuito de ejemplo práctico para Dimmer con el ULN2803;

Los LEDs son verdes comunes y su resistencia calculada para trabajar con 12VDC es de 1K.

Con los potenciómetros de 100K regulo la intensidad de los LEDs desde apagados hasta

encendidos, pasando por infinidad de intensidades de iluminación.

Claro, esos son valores calculados para esos LEDs en especial.

Para calcular los valores de resistencia adecuados a tu proyecto deberás, en primera instancia,

hacer el cálculo adecuado para alimentar los LEDs, grupos de LEDs o carga con 12VDC o la

fuente de que dependas, a las salidas del ULN2803 (cosa que aprendimos en el Manual básico

para trabajar con LEDs). Y por otro lado tendrás que probar cual o cuales potenciómetros son

los indicados para disminuir la tensión a la entrada de los canales del Driver.

En el ejemplo, si los potenciómetros están girados hacia el extremo en donde la resistencia es

0 Ohms (lo mismo que un puente), en el circuito de entrada a los canales tendremos positivo y

los LEDs del otro lado encenderán al máximo.

En el caso contrario, que los potenciómetros estén girados al extremo en que presentan

mayor resistencia (en este caso 100K), el voltaje será el más bajo que podría haber en los

canales de entrada lo que generará el apagado de los LEDs. Lo que sucede es que esos 100K a

positivo, generan la resistencia adecuada para que la tensión caiga lo suficiente como para que

del otro lado los LEDs no enciendan.

Si en vez de 100k le ponemos potenciómetros de 5K por ejemplo, al regularlos para que los

LEDs se apaguen, quedarán encendidos de forma tenue. Por qué ? porque estamos logrando

solo 5K a la entrada de los canales y la tensión sigue pasando lo mínimamente suficiente como

para que los LEDs enciendan un poco.

Osea que hay que lograr un valor de resistencia adecuado a la entrada de los canales del

Driver para que al girar el o los potenciómetros de un extremo a otro consigamos un apagado

total.

Por ejemplo; un LED Rojo cristal de alta luminosidad de esos chinos marca "Pepito" que

consumen 20 mA y trabajan con 2,5 o 3 Volts, con potenciómetro de 100K a la entrada de los

canales del Driver, no se llega a apagar. Por eso hay que ir probando con diferentes valores de

resistencia en los potenciómetros para llegar al adecuado.

Veamos un ejemplo práctico; un circuito para Dimmerizar los colores Rojo, Verde y Azul de un

LED RGB de 4 patas.

Hay varios tipos y familias de LEDs RGB. En este caso usé uno LED RGB cristal de 5mm de 4

patas Ánodo común.

Es como tener 3 LEDs en uno y de ese modo diseñé el circuito. Cada color consume alrededor

de 20 mA y les puse una resistencia limitadora común de 680 Ohms en el Ánodo.

Con los 3 potenciómetros regulo la intensidad de cada color. El potenciómetro de 470K es

para el color Rojo porque uno de 100K no es suficiente para que se apague completamente

(cosa que delta una diferencia en el consumo con respecto a los demás colores).

En el ejemplo utilicé uno solo que consume 20 mA aprox., sin embargo se pueden conectar

una cantidad que no supere el consumo de 500 mA por color y de ese modo Dimmerizar

muchos más en paralelo.

Lo importante en este momento es saber que al variar la tensión a la entrada de cada canal del

Driver ULN2803 , logramos una variación a la salida amplificada en corriente. Podemos

Dimmerizar hasta 500 mA por canal simplemente colocando un potenciómetro, reóstato o

variador de resistencia en la entrada de los canales del Driver.

Y bien, esta es una opción entre muchas para construir un Dimmer.

Alternativas

Ahora que ya tenemos el conocimiento de las 3 etapas principales de un circuito secuenciador,

vamos a repasar algunas alternativas y Tips para poder optar por diferentes configuraciones y

adaptaciones.

Cómo Optimizar en corriente al 50% o más con parpadeo rápido

Podemos hacer un sistema de secuenciación de 2 efectos (etapas de parpadeos) para ahorrar

corriente.

Primero debemos lograr un circuito de secuenciación de 2 efectos, ya sea con el ULN2303

como en uno de los ejemplos, o con el 4017 con la salida 3 puenteada al reset (pata 15) para

que salgan solo 2 datos.

Supongamos que tenemos un cartel con 200 LEDs que consumen 20 mA cada uno. Esto

significa que tendremos un total de 4 Amperes si encendemos todos al mismo tiempo. Y

resulta que necesitamos que se vean todos encendidos, sin ningún tipo de secuenciación o

efecto, se nos pidió eso.

Si dividimos el circuito de 200 LEDs en 2, tendríamos un total de 2 Amperes por circuito. Y si

los hacemos encender secuenciadamente nunca habrá 4 Amperes de consumo al mismo

tiempo. Pero claro, tenemos una limitación; se nos pidió que se vean todos los LEDs

encendidos al mismo tiempo, sin efectos visibles.

Ok, logremos una secuenciación a una velocidad tal que al encender uno y otro circuito no se

note un parpadeo.

Una excelente particularidad de los LEDs es que son de estado sólido, lo que significa que no

poseen filamento. El filamento que se enciende tarda más que un LED en apagarse al

desalimentarlo porque depende del intercambio energético con la temperatura ambiente.

Dejan de pasar electrones por el filamento de tungsteno y el mismo posee cierta inercia

térmica lo que ocasiona a veces que hasta se visualice una inmediata atenuación de la lámpara

cuando se la apaga.

Lo mismo sucede con las luminarias que dependen del plasma, gases. Los gases que generan

plasma al ser atravesados por un flujo de electrones, también poseen cierta inercia térmica y

al apagarse dependen mucho de la temperatura ambiente.

Los LEDs no dependen tanto de la temperatura que los rodea, sino que tienen una reacción

instantánea ante la existencia o ausencia de corriente. Reaccionan instantáneamente y se

apagan o encienden a grandes velocidades incluso hasta imperceptibles para el ojo humano.

Es eso lo que aprovecharemos.

La velocidad de un sistema secuenciador depende de la frecuencia en que esté calibrado el

circuito oscilador, por lo tanto hay que calibrar nuestro circuito oscilador para que genere un

clock útil para esta técnica y lograr una secuenciación que sea imperceptible para la visión

humana pero perceptible para el consumo de la electrónica que se está utilizando.

El 99,9 % de los Displays y monitores trabajan con ráfagas de información a determinada

frecuencia.

Asíque, con todo lo que hemos visto y sabemos, solo hay que generar un sistema secuenciador

de 2 efectos que trabaje a una velocidad adecuada para que no se note ningún parpadeo y

listo, ya conseguimos un sistema creativo para ahorrar corriente.

Nunca estarán encendidos los 2 circuitos de 100 LEDs al mismo tiempo gracias a la

secuenciación de 2 efectos y a pesar de esto se podrán visualizar a los 200 LEDs encendidos.

Gracias a eso vamos a poder utilizar una fuente de 2 Amperes y no una de 4.

Es una alternativa, adaptable, diseñable, aplicable e inspirable para otros proyectos y sistemas

ya creados y por crear.

Como lograr un sistema secuenciador con "Off" intermedio

Vimos que un sistema secuenciador permite encender varios LEDs en cadena, permitiendo

que siempre exista un LED o grupo encendido.

Enciende un LED, se apaga e instantáneamente enciende el otro.

Si conectamos todas las salidas de un secuenciador a un mismo LED, al llegar el clock con su

cola de pulsos se generará una secuencia que será imperceptible ya que veremos el LED

encendido en todo momento.

Para lograr una secuencia con Off intermedio simplemente debemos saltearnos salidas. Claro,

fácil, conectamos una salida si y otra no, entonces al realizarse la secuenciación siempre

existirá un espacio en negro entre LED y LED, es como ver a la luz del Auto Fantástico con los

LEDs encendiéndose de forma salteada.

De esta forma se habilitarán las salidas impares o pares según qué grupo se saltee.

Simulador de luz de vela

Muy bueno, con un sistema secuenciador podemos simular la llama de una vela.

Conectando un único LED cristal de alta luminosidad amarillo o naranja a las 10 salidas de un

4017, y con una resistencia de diferente valor en las salidas podremos lograr simular una

llama de una vela.

La secuenciación es Standard; en cada salida, el LED encenderá con diferente intensidad por el

distinto voltaje que le llegará al tener resistencias de diferentes valores en cada salida.

Ajustando el clock a una adecuada velocidad, el LED parpadeará jugando con diferentes

intensidades como si fuera una llamita de una vela sometida a flujos de aire.

Obviamente que se le puede poner cualquier otro LED o hasta con Driver, muchos más. Y

jugando con diferentes valores de resistencias y frecuencias de clock se pueden lograr

infinidad de simulaciones de llama.