LED muy fácil

Hola, hoy voy a hablar de un tema fundamental y poco conocido sobre los LEDs: la resistencia en serie. Sin resistencia el led se quema por exceso de corriente. 

Hoy en día, los LEDs comunes son muy eficientes y por lo tanto la corriente necesaria para encenderlos es bastante baja: 5mA o menos para los LEDs indicadores y 20mA para los LEDs de alta luminosidad. Los LEDs son relativamente tolerantes en materia de corriente por lo que se puede variar entre 5mA y 15mA para los LEDs indicadores y entre 15mA y 30mA para LEDs de alta luminosidad (entre estos últimos los blancos y los azules). 

La fórmula para calcular la resistencia se obtiene de la ley de Ohm y es la siguiente: 

R = (V - Vled) / I 

donde: 

R = resistencia 

V = tensión de alimentación 

Vled = tensión típica del LED (cambia según el modelo) 

I: corriente que pasa por el LED 

Por ejemplo, si tenemos un LED rojo alimentado con 12V y hacemos pasar una corriente de 5mA: 

R = (12V - 1,2V) / 5mA = 2.160 ohm (usando valores estándar de las resistencias: 2.200 ohm) 

Para evitar de hacer cálculos, he preparado dos tablas donde podemos encontrar los valores de resistencia necesarios con distintos tipos de LEDs y distintas tensiones de alimentación. 

 

Como podemos observar en las dos tablas no obstante la caída de tensión típica de los LEDs es distinta para los verdes, amarillos y rojos, esta variación es poco significativa y por lo tanto podemos usar los mismos valores de resistencia. Esto no es así con los LEDs blancos y los azules de alta luminosidad ya que en estos últimos la caída de tensión es bastante alta (generalmente 3,6V) 

 

La tolerancia de corriente de los LEDs nos permite usar valores genéricos de resistencia (ad excepción de los rojos de alta luminosidad alimentados con 5V como se ve en la tabla) 

Gracias a estas dos tablitas, conectar la resistencia justa a un LED es facilísimo. 

Y si quieren, comenten, que no me ofendo. Hasta la

Vean mi post sobre como conectar un LED a 220V: LED con 220V 

También pueden ver: 30 LED con 220V 

30 LEDs con 220V

Para los corajudos taringueros aquí va mi segunda propuesta, ya no un led sino "muchos". Este proyecto es útil por ejemplo para aplicaciones de iluminación. El ejemplo que propongo es el de 30 leds blancos conectados en serie. Cambiando solamente el valor de la resistencia podemos poner mas o menos leds. 

Una cosa curiosa es que si aumentamos la cantidad de leds conectados al circuito, este consume lo mismo, porque el aumento de potencia en los leds agregados se compensa con la disminución de la potencia disipada por la resistencia. Por lo tanto, mas leds conectados, mas eficiente es el circuito.Como nuestro objetivo es usar los leds para iluminar, nos conviene que estos se enciendan en los dos semiciclos, por lo tanto es necesario rectificar la tensión de red a través de un puente rectificador de diodos. Podemos usar uno ya hecho o construirlo nosotros con 4 diodos rectificadores comunes (tipo 1N4007 o equivalentes).A diferencia de mi artículo precedente (que usaba un solo led) en este caso, la caída de tensión en los leds es muy importante para el cálculo del valor de la resistencia. Y como la caída de tensión en los leds depende del tipo usado, es necesario primero elegir el tipo de led y después obtener el valor de tensión del mismo a través de las hojas técnica del fabricante o midiéndolo directamente como explicado en mi artículo “como medir la tensión de un led“. En nuestro ejemplo tenemos 30 leds blancos de 3,6V de caída en cada uno. Para obtener una buena luz optamos por una corriente aproximada de 20mA. La formula resultante será:R = (Vac - (Vled * NumLeds)) / I

R = (220V - (3,6V * 30)) / 20mAR= 5.600 ohm (5,6K)Como la caída de tensión en los diodos rectificadores es muy baja respecto a la de los leds, podemos no considerarla para simplificar la formula. Ahora calculamos la potencia de la resistencia:P = I * I * RP = 20mA * 20mA * 5.600 ohmP = 2,24 WattPodemos observar que la potencia disipada en la resistencia es elevada y por lo tanto, esta debe ser de por lo menos 3 Watt para estar tranquilos.Lógicamente, existe un límite en la cantidad de led en serie que podemos conectar. En al caso del los led blancos de nuestro ejemplo es aproximadamente de 50 leds. Si conectáramos muchos mas, la suma de la tensiones de cada led superarían la tensión de red y los leds no se encenderían.Por otro lado se presenta un problema cuando los leds son numerosos y es que la tolerancia en la caída de tensión de los led crea un error acumulativo en la fórmula y la corriente real del circuito podría ser distinta de la calculada. Si tenemos necesidad de conectar muchos led (mas de 30) aconsejo de conectar un valor de resistencia mas elevado respecto al calculado, medir con un tester la tensión en la resistencia para verificar que la corriente real sea como la calculada usando la fórmula:Ires = Vres / ResIn base al resultado podemos bajar o subir el valore de resistencia para obtener la corriente deseada.¡Atención!: trabajar directamente con 220V es muy peligroso. No tocar ninguna parte del circuito cuando este se encuentra conectado a la red eléctrica.Construyan el circuito con cuidado y prolijidad, sobre una buena base (de islas por ejemplo o mucho mejor con circuito impreso) y verificando bien todas las soldaduras. No aconsejo trabajar directamente con 220V a personas sin experiencia en electrónica.

Nota final:

Como pueden observar, mis artículos tienen como objetivo ilustrar conceptos esenciales de electrónica con ejemplos prácticos y simples. Por ese motivo trato de explicar detalladamente todo ayudándome muchas veces con fórmulas simples y útiles (como la ley de Ohm). Existen muchos proyectos de circuitos en el web que hacen lo que yo propongo con características mejores de los míos pero generalmente, estos artículos no enseñan nada a la gente que quiere aprender algo de electrónica. Mi objetivo es difundir el conocimiento aprovechando este extraordinario medio que es el web.

¡¡Hasta la próxima!!

Led con 220V

Propongo este artículo que explica como conectar un led directamente a la red eléctrica. La tensión de red de 220V AC tiene dos características que se deben considerar cuando usamos leds: la primera es la elevada tensión, la segunda es el cambio de polaridad 50 veces por segundo (en algunos países 60 veces por segundo). El problema es que los led funcionan solo con una polaridad, es mas, si aplicamos una tensión elevada con la polaridad opuesta, el led se rompe.

En la figura muestro una parte de hoja técnica (datasheet) de un clásico led rojo de 5mm de diámetro donde podemos observar claramente la máxima tensión inversa (reverse voltage) que el led resiste: 5V, realmente muy baja. Por lo tanto, en el semiciclo de la tensión alternada en el cual el led se encuentra polarizado en directa este último conduce y se enciende mientras en el semiciclo siguiente el led se polariza en inversa y como consecuencia se rompe.

La solución mas simple para evitar este problema consiste en conectar en paralelo con el led un diodo común. Este último conduce cuando el led no lo hace, manteniendo la tensión en las patitas del led muy baja (cuando un diodo normal de silicio conduce la tensión entre sus patitas es de 0,6V). Por lo tanto en un semiciclo conduce el led mientras que en el otro conduce el diodo. Una cosa interesante de esta configuración es que los dos componentes se ayudan entre si porque el diodo “protege al led” per también el led protege al diodo (cuando este último no conduce). Esto nos permite de usar un diodo rectificador de cualquier tipo (inclusive diodos con tensión inversa menor de 220V).

Un defecto de la configuración propuesta es que el led se enciende la mitad del tiempo y por lo tanto la luminosidad no será máxima pero suficiente para aplicaciones de señalación.

La formula para calcular le resistencia es:

R = V / I

R = (Vac - Vled) / I

En nuestro caso, debido a que la tensión de alimentación (Vac = 220V) es mucho mayor que la tensión característica del led (Vled entre 1,2V y 3,7V) esta ultima podemos no considerarla en nuestra fórmula porque despreciable. La ventaja de esto (mas allá de simplificar la fórmula) e que nos permite conectar cualquier tipo de led sin deber modificar el valor de la resistencia. Por lo tanto, con una corriente de led de 10mA obtenemos:

R = Vac / I

R = 220V / 0,01Amp

R = 22.000 ohm (22K)

La potencia disipada por la resistencia es elevada por lo tanto es oportuno calcularla:

P = I * I * R

P = 10mA * 10mA * 22.000 ohms

P = 2,2 Watt

Nos conviene usar una de 3 Watt para estar tranquilos.

No obstante el consumo de nuestro circuito es relativamente bajo (2,2W), casi la totalidad de la potencia se disipa en la resistencia en forma di calor y una parte casi insignificante como luz en el led.

En mi próximo articulo explicaré como conectar un grupo de leds (30) para iluminación directamente con 220V.

¡Atención!: trabajar directamente con 220V es muy peligroso. No tocar ninguna parte del circuito cuando este se encuentra conectado a la red eléctrica. 

Leds con 220V modular (con capacitor)

He publicado muchos proyectos relacionados con leds alimentados con 220V. Mi objetivo inicial era de carácter didáctico explicando conceptos teóricos muy simples de electricidad y de electrónica y con ejemplos de realización concretos. Sabemos bien que se aprende mucho mas si podemos aplicar los conocimientos construyendo cosas útiles. Naturalmente, los proyectos de corte didáctico no necesariamente son las mejores o mas eficientes. En nombre de la claridad muchas veces es necesario simplificar las cosas. Por otro lado, no me esperaba el éxito que ha tenido esta serie de artículos sobre leds con 220V y el entusiasmo de mis lectores en la construcción de los distintos proyectos.

Muchos lectores, me han preguntado porque yo no usaba capacitores en mis proyectos de alimentación de los leds con 220V. El motivo es que los capacitores no permiten un calculo simple e inmediato como en el caso de la resistencias y por lo tanto la parte didáctica quedaba relegada. Por otro lado, reconozco que usar solo una resistencia hace que esta disipe mucha potencia (y calor) y por lo tanto, desde un punto de vista práctico, no es la mejor solución.

Esta vez publico un proyecto de un sistema de iluminación con led alimentados con 220V que usa un capacitor para limitar la corriente. Como explicado, este sistema no permite un cálculo simple de la corriente y por lo tanto, las características del sistema las he mejorado a través de pruebas empíricas con la ayuda de un multímetro (tester) y también con un osciloscopio digital.

Este proyecto, respecto a los anteriores, tiene una gran ventaja: es modular, es decir, en una plaqueta haremos la parte de la alimentación mientras que los leds están montados en módulos separados. El hecho que el capacitor haga la parte de león limitando la corriente que pasa por el circuito, nos permite de modificar dentro de ciertos límites la cantidad de leds que podemos conectar sin necesidad de cambiar el valor de los otros componentes.

Esta ventaja nos da la posibilidad de pensar una arquitectura modular con módulos de 6 leds cada uno que se pueden agregar según nuestras exigencias. Lógicamente, existe un límite en la cantidad de leds que podemos conectar y que depende de la suma de tensiones de umbral de todos los leds conectados.

El prototipo lo he construido con leds naranjas. El color, un poco insólito es debido al hecho que me sobraban leds de este tipo de otro trabajo.

Como se observa en el circuito, un puente de diodos 1N4007 rectifica a ciclo completo la tensión alternada y por lo tanto, el parpadeo de los leds será de 100 Hz. que no es perceptible por el ojo humano. El capacitor usado es de poliester de 0,33uF (microFarad) que hace pasar por los leds una corriente de 20mA. Esta corriente es bastante independiente de la cantidad y del tipo de leds usados (hasta ciertos límites). Yo he probado el circuito con 12 led naranjas y también con 12 leds blancos y la corriente se mantiene igual. Si se desea aumentar la cantidad de leds conviene cambiar el capacitor por uno de 0,47uF. Es muy importante usar una capacitor de 630V.

Aprovecho la ocasión para explicar algunas cosas de los capacitores. En primer lugar, yo prefiero usar la palabra “capacitor” en lugar de “condensador”. La palabra “condensador” es muy vieja y nació cuando se pensaba que la electricidad fuese un fluido y que en este dispositivo se condensaba (como la humedad en un vidrio frío). Una vez entendida la naturaleza de la electricidad, en los países de lengua inglesa adoptaron la palabra “capacitor” que según mi punto de vista es más precisa. En castellano, no obstante el nombre original sea “condensador” es bien aceptada también la palabra “capacitor”por lo que yo opto por esta última.

La otra cosa es el tema de la tensión que puede crear confusión. Generalmente los fabricantes indican la tensión máxima de trabajo en corriente continua (CC) pero si el capacitor trabaja en corriente alternada (como en nuestro caso), la tensión es mucho menor. Si observamos una hoja técnica del fabricante veremos que un capacitor indicado como 630V en C.C. baja a 250V en A.C. La explicación es simple, cuando en corriente alternada, la tensión cambia de polaridad y si el condensador estaba cargado con la polaridad opuesta, se genera en el mismo, por un momento, una tensión que es el doble de la original. Si a esto sumamos el hecho que con 220V AC la tensión de pico es de 311V (220V * 1,41) en el capacitor se podría llegar a haber una tensión total del 311V * 2 = 622V. Por lo tanto, cuando compren el capacitor, elijan uno de por lo menos de 630V para loas países que usan 220V AC.

En los países que usan 110V AC, el capacitor debe ser del doble de valor de capacidad o sea: 0,47uF con 12 leds y 0,68uF con 18 leds blancos. Por suerte, para estos países, la aislación del capacitor puede ser de solamente 350V.Una última cosa, cuando desconecten el circuito de la red tengan cuidado de no tocar los componentes con la mano porque el capacitor queda cargado por un poco de tiempo y nos puede dar un golpe eléctrico desagradable. Yo les aconsejo, si necesitan trabajar en el circuito de descargar el capacitor haciendo corto entres sus patillas con una pinza aislada.Hasta la próxima.

¿Cuantos led poner?

Hola amigos, en esta ocasión les comento como calcular la cantidad de leds o la fuente necesaria para alimentarlos, es algo realmente simple y que prácticamente quien se lo proponga lo puede hacer.

También  coloco el vídeo al final del blog.

Para esta ves quise que la fuente de alimetacion fuera la misma tensión de voltaje que tengo en casa y probablemente ustedes también. acá en México tenemos un voltaje a 120 v y 60 hrz, osea que es corriente alterna, cosa que los led funcionan en corriere directa.

diagrama de puente rectificador

Entonces, rectifique la corriente mediante un puente rectificador con cuatro diodos, pero si quieren pueden comprar el puente ya encapsulado.

tipos de puentes encapsulados

En un principio pensé que el voltaje rectificado seguiría siendo 120 v así que hice los cálculos con las características de mis leds, 3v @ 20 ma; encontré que 120v/3v= 40 leds. Los conecte e iluminaron de maravilla pero pocos minutos después me di cuanta que comenzaron a calentarse, entonces investigue y al parecer cuando rectificas el voltaje sube, asta llegar a 150 v. Entonces 150/3=50 leds, al conectarlos siguieron iluminando bien y ya no se calentaron.En el siguiente diagrama se muestran como va conectado todo, se puede observar un apagador, el puente rectificador, el potenciometro o resistencia variable, y los leds; cabe aclarar que todos los led son en serie.

diagrama eléctrico y simulación

50 leds conectados en serie.

Deben tener claro que todos los 50 leds van en serie, ya que los voltajes en serie se suman y la corriente se mantiene, es decir un led consume 3 v, dos leds en serie consume 6 v, 3 consume 9 v y asi sucesivamente, mientras con la corriente no pasa nada se mantiene fija a 20 mA.

leds encendidos

Como les decía esto es solo un ejemplo de como podrían conectarlos, ya que la fuente puede ser, desde un batería asta un generador. siempre y cuando el voltaje se mantenga fijo y sea en corriente directa. 

Después monte estos leds, mas unos cuantos rojos y naranjas, esperando que dieran un tono mas cálido; sumando ahora 60 leds en total, por lo tanto decidí ponerlas en cuatro tablitas con 15 leds cada una quedándome algo así.

leds en tablitas

Como se aprecia en la anterior imagen, tiene un potenciometro de 100k en serie con los leds, este no lo calcule, solo tenia ese disponible, lo puse y funciono. Ahora a montar todo para obtener el objetivo.

colocando en posición

Decidí formar un cubo en que las caras laterales fueran las áreas que ilumine, porque desde mi diseño, decidí que seria una lampara de cono, así el cono reflejaría la luz y tendríamos una iluminación pareja y difusa, por que iluminar directamente con un led a una distancia tan corta genera áreas iluminadas des igualmente.

Montando en la base

La base no es mas que una caja de madera que construí a partir de unas tablas que tenias, solo coloque el apagador, el puente rectificador y el potenciometro dentro de ella. Para darle altura, coloque un trozo de un familiar del bamboo, y una base para el cono.

lampara terminada, sin acabados.

                                                      vídeo con otro cono mas eficiente.