Todo lo que necesita saber sobre los LED: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Un diodo emisor de luz es un dispositivo electrónico que emite luz cuando pasa corriente a través de él. Los LED son componentes electrónicos pequeños, extremadamente eficientes, brillantes y económicos. La gente piensa que los LED son solo componentes emisores de luz comunes y tienden a pasar por alto los datos y características interesantes de los LED. En este instructivo, le enseñaré 'Todo lo que necesita saber sobre los LED', que incluye su funcionamiento, clasificaciones de corriente y potencia, construcciones, tipos, calculadora de resistencias para LED, usos, pruebas y un circuito LED simple.

Aquí hay un enlace a la aplicación gratuita para Android 'Calculadora de resistencias LED': Calculadora de resistencias LED. Esta aplicación le ayuda a calcular el valor de resistencia apropiado requerido para un LED.

Historia del LED

El capitán Henry Joseph Round fue uno de los pioneros de la radio y recibió 117 patentes. Fue el primero en informar la observación de electroluminiscencia de un diodo, lo que llevó al descubrimiento del diodo emisor de luz. Vladimirovich Losev observó la emisión de luz de las uniones de contacto de punto de carborundo. En el curso de su trabajo como técnico de radio, notó que los diodos de cristal utilizados en los receptores de radio emitían luz cuando pasaba corriente a través de ellos. En 1927, Losev publicó detalles en una revista rusa sobre su trabajo con diodos emisores de luz. Un par de años más tarde, Nick Holonyak, Jr. inventó el primer LED de espectro visible (rojo) en 1962 mientras trabajaba como científico consultor en un laboratorio de General Electric Company en Syracuse, Nueva York.

Lista de partes:

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Paso 1: Composición y trabajo

IMAGEN:

1. Soñando un LED.
2. Vista superior de los electodos del LED. (cátodo más grande, ánodo más pequeño).
3. Primer plano de ánodo y cátodo de LED. (LED cortado por la mitad).
4. Ánodo y cátodo de LED extraídos de la carcasa de plástico.

Composición

Los LED más comunes se componen de galio (Ga), arsénico (As) y fósforo (P). Los LED modernos no son solo tipos de GaAsP, ¡abundan otras mezclas de semiconductores! Estos semiconductores también se utilizan en varios otros componentes electrónicos.

Laboral

Un LED es un diodo de unión P-N que emite luz. Cuando un LED está en polarización directa, emite luz en lugar del calor generado por un diodo normal. Cuando la unión P-N está en polarización directa, en el caso de un LED, algunos de los huecos se combinan con los electrones de la región N y algunos de los electrones de N se combinan con el hueco de la región P. Cada recombinación irradia luz o fotones.

Los LED tienen polaridad y, por lo tanto, no funcionan si están conectados en polarización inversa. El método más sencillo para comprobar la polaridad de un LED común es mantener el LED cerca de su ojo. Verás que hay dos electrodos. El más grueso es el cátodo (-). El cátodo emite luz. El electrodo más delgado es el ánodo (+). [Aunque este método de verificar la polaridad no funcionará para algunos LED, como los LED de alta eficiencia, etc., donde ocurre lo contrario]. Generalmente, los LED se fabrican de manera que la longitud de los cables del cátodo y el ánodo difieran. Debido a esto, los LED se fabrican con el cable del ánodo (+) más largo que el cable del cátodo (-). Esto también facilita la determinación de la polaridad. Nota: Algunos fabricantes mantienen ambos cables de electrodo con la misma longitud. Para probar la polaridad, necesitará usar un multímetro.

Paso 2: Clasificaciones de corriente y potencia, Ley de Haitz

IMAGEN: Símbolo LED

Los LED IR comunes pueden funcionar hasta ~ 1.5V, pero los LED rojos comunes necesitan ~ 1.8V, los LED verdes comunes necesitan ~ 2V y los LED azules y blancos comunes (que por supuesto son azules con una capa de fósforo) necesitan un buen 3V.

Los LED no tienen una "clasificación de voltaje"; están impulsados por la corriente. El brillo es aproximadamente proporcional a la corriente y no directamente proporcional al voltaje. A cualquier corriente en particular, tendrán un voltaje directo, pero eso es secundario a la corriente, que es el factor principal que debe controlarse.

Calificaciones actuales

Las clasificaciones de corriente de los LED también son similares. Los LED generalmente tienen una clasificación de corriente estándar. La mayoría de los LED requieren entre 5 y 25 mA. La corriente requerida por un LED a veces depende del color del LED. Si suministra un exceso de corriente, el LED se quemará y se dañará. Por otro lado, si suministra una corriente muy baja, el LED no producirá su salida máxima. Los LED rojo / verde ultrabrillantes modernos pueden proporcionar una salida aceptable (para uso de estado, etc.) con tan solo 1 mA

Clasificaciones de potencia

Un LED puede tener varias clasificaciones de potencia dependiendo de su tipo, construcción y clasificaciones de corriente, etc. Los LED también vienen en paquetes de 'LED de alta potencia'. Los LED son menos ineficaces que las bombillas convencionales como las lámparas fluorescentes compactas y las bombillas incandescentes.

Ley de Haitz

Afirma que cada década, el costo por lumen (unidad de luz útil emitida) se reduce en un factor de 10, y la cantidad de luz generada por paquete de LED aumenta en un factor de 20, para una longitud de onda (color) de luz determinada. Se considera la contraparte LED de la ley de Moore, que establece que el número de transistores en un circuito integrado dado se duplica cada 18 a 24 meses. Ambas leyes se basan en la optimización del proceso de producción de dispositivos semiconductores.

Paso 3: construir

IMAGEN:

1. LED básico.
2. LED de cúpula.
3. LED SMD (grande).
4. LED SMD (pequeño).
5. LED de pantalla utilizado en la pantalla de 7 segmentos.

Los LED se producen en una variedad de formas y tamaños. El color de la lente de plástico suele ser el mismo que el color real de la luz emitida, pero no siempre. Por ejemplo, el plástico violeta se usa a menudo para los LED infrarrojos y la mayoría de los dispositivos azules tienen carcasas incoloras. Los LED modernos de alta potencia, como los que se utilizan para iluminación y retroiluminación, se encuentran generalmente en paquetes de dispositivos de montaje en superficie (SMD). Algunos LED tienen lentes de plástico difuso.

LED básico

El LED básico es uno de los LED más utilizados. Debido también a su popularidad, su precio es relativamente más barato en comparación con otros LED. Parece muy básico y el diseño es muy simple.

LED de cúpula

Este es un tipo de LED que tiene la forma de una "cúpula". Esta forma está diseñada para aumentar la zona a la que se transmite la luz. En otras palabras, el ángulo de emisión (circunferncia) de la luz del LED es mayor que el del LED básico. Esto generalmente se controla por la distancia a la que colocan el emisor de luz del domo. Las hojas de especificaciones casi siempre le dan un "ángulo de media potencia" (el ángulo fuera del eje en el que está viendo solo la mitad del brillo). Si desea un ángulo de emisión mucho más amplio, puede cortar el domo con una herramienta dremel. Si le importa, puede limar o pulir el final, pero no es necesario. Cuanto más cerca lo corte del dispositivo de emisión, mayor ángulo obtendrá. Pero tenga cuidado de no cortar demasiado porque hay un alambre diminuto allí que generalmente no se puede ver a simple vista. Aunque este tipo de LED es un poco más caro que un LED básico.

LED SMD

Este tipo de LED es generalmente de tamaño muy pequeño. SMD significa dispositivo montado en superficie. Y como sugiere su nombre, este LED está soldado a la superficie de la PCB a diferencia de los componentes convencionales de "orificio pasante". Estos LED generalmente se sueldan por máquinas (robots de soldadura precisa) y son extremadamente difíciles de soldar a mano (aunque no es imposible soldar los LED SMD a mano). Para soldar los LED SMD a mano, solo necesita un soldador de punta fina, un poco de soldadura fina, una luz brillante y posiblemente una lupa y algunas habilidades de soldadura buenas y precisas.

LED de pantalla

Este tipo de LED se utiliza principalmente en pantallas ya que su forma es plana.

Paso 4: Tipos

IMAGEN:

1. LED de domo.
2. LED de infrarrojos.
3. LED de pantalla de 7 segmentos
4. LED tricolor (LED que cambia de color).

LED de color

Los LED de colores y blancos se utilizan principalmente en indicadores, lámparas, equipos de iluminación, etc. Son uno de los LED más utilizados

LED de cambio de color (LED tricolor / bicolor)

En este tipo de LED, el color emitido por el LED cambia dentro de un período de tiempo específico. Un pequeño circuito integrado (IC) está incrustado en este LED para controlar el tiempo de retraso entre la transición de los distintos colores. Los LED tricolor / bicolor no cambian de color, en realidad son dos LED separados (a menudo uno rojo y uno verde) en un solo paquete. Giras uno u otro para producir dos colores y ambos para hacer un tercero.

LED de infrarrojos (IR)

Este tipo de LED emite rayos de luz infrarrojos. Estos rayos infrarrojos no pueden ser vistos por el ojo humano. Este tipo de LED generalmente funciona en una frecuencia de transmisión de 38 KHz. El diseñador modula el LED como una forma para que el receptor lo discrimine de otras fuentes de infrarrojos. Los LED también se modulan a frecuencias muy bajas para mostrar simplemente un LED parpadeante y, a menudo, se modulan a frecuencias relativamente altas con ciclos de trabajo variables para controlar eficazmente su brillo. Y luego algunos se modulan a frecuencias mucho más altas para enviar datos (como se usa en fibra óptica, por ejemplo). Se utiliza principalmente en dispositivos de comunicación controlados a distancia y de pequeño alcance. Puede probar un LED de infrarrojos viéndolo debajo de una cámara mientras se aplica corriente a través del LED. En otras palabras, las cámaras pueden detectar los rayos IR emitidos por el LED. Las cámaras que no tienen un filtro de bloqueo de IR generalmente pueden ver bastante bien cerca de IR (y tienden a ser cámaras baratas y particularmente cámaras de seguridad). Pero debe mencionarse que incluso algunas cámaras de teléfonos celulares no ven muy bien los LED de infrarrojos debido a su filtro de bloqueo de infrarrojos.

LED de pantalla de 7 segmentos

Un LED de pantalla de 7 segmentos es un LED que consta de 7 LED de pantalla conectados en forma de 8. Se usa en calculadoras, pantallas, etc. Un LED similar a este también se usa para mostrar alfabetos.

LED UV

Los LED UV emiten rayos de luz ultravioleta. Estos rayos tienen diversas aplicaciones como esterilización, purificación de agua, etc.

Paso 5: Calculadora de resistencias para LED

IMÁGENES:

1. Varias resistencias y un LED.
2. Logotipo de la aplicación Calculadora de resistencia LED.

Entonces, la pregunta más común sobre los LED es la resistencia adecuada para usar. La razón por la que se usa una resistencia junto con los LED es para protegerlos del exceso de corriente que puede quemar y dañar el LED. Pero elegir el LED correcto no es tan simple. ¿Por qué? Pues si eliges una resistencia muy alta, el LED no emitirá su máxima luz. Y si tiene una resistencia baja, hay posibilidades de que el LED se dañe.

Entonces se inventó una fórmula simple:

Resistencia = (Voltaje de la fuente - Voltaje del LED) / (Corriente del LED / 1000)

* Tenga en cuenta que la corriente del LED está en miliamperios (mA)

Para facilitar este cálculo, puede utilizar esta calculadora de resistencia LED de aplicación gratuita para Android. Es una aplicación diseñada especialmente para este Instructable. Se agregarán a esta aplicación otras características y más funciones y calculadoras relacionadas con la electrónica. La aplicación fue desarrollada por BluBot Technologies. Puede consultar sus Instructables y contactarlo a través de su Orangeboard @Nathan Neal Dmello. También emprende varios otros proyectos en el desarrollo de aplicaciones, sitios web, programas informáticos, etc. Puede contactarlo a través de su sitio web.

Paso 6: Usos

IMAGEN:

1. Control remoto de TV sin botón presionado.
2. Control remoto de TV con botón presionado y flash LED IR detectado.
3. Tira de LED de domo de una linterna de emergencia.
4. Flash LED de la cámara de un teléfono inteligente.
5. Indicadores LED de potencia de una computadora portátil.

Los LED se utilizan en todas partes. Desde el flash de su teléfono, al sistema de música de su automóvil, a las luces de su jardín, a la pantalla de su televisor. Básicamente, su naturaleza adaptativa y eficiencia les ha dado un lugar en la mayoría de los dispositivos electrónicos.

Algunos de los usos más conocidos son:

1. Encendiendo.
2. Muestra.
3. Indicadores.
4. Objetos y luces decorativas.
5. Control remoto.
6. Esterilización.
7. Purificación de agua.
8. Odontología y otras aplicaciones médicas.

Paso 7: Prueba y circuito

IMAGEN:

1. Multímetro utilizado para probar LED.
2. Circuito simple mediante LED.

Pruebas

Un probador rápido clásico de color, brillo y polaridad es solo una celda de moneda de litio de 3V (por ejemplo, CR2032). Por supuesto, solo toque brevemente los LED de voltaje más bajo, ¡o pueden sobrecalentarse!

Algunos LED se pueden probar para verificar si están funcionando correctamente usando un multímetro y siguiendo los pasos:

1. Ponga el dial del multímetro en la función 'Continuidad'.
2. Ahora conecte el Ánodo (+) del LED a la sonda ROJA / Positiva / (+) del multímetro y conecte el Cátodo (-) del LED a la sonda NEGRA / Negativa / (-) del multímetro.
3. Si el LED está funcionando, el multímetro comenzará a emitir un pitido. Y se mostrará un valor en la pantalla del multímetro. Además de esto, el LED debería encenderse.

* Probar un LED usando la función de continuidad de un multímetro generalmente no funcionará porque la mayoría de los multímetros aplican solo un voltaje bajo, menos de 1V, para las pruebas de resistencia y continuidad. Si lo hace, el multímetro no emitirá un pitido continuo; puede que emita un pitido corto. Muchos multímetros tienen una función de prueba de diodo, indicada por un símbolo de diodo, que aplica hasta 2 V a través del diodo. Esto le dirá de manera confiable la polaridad de muchos LED, pero no necesariamente los LED azules y blancos con altos voltajes de avance.

También puede probar el LED y cualquier otro componente con la ayuda de este circuito: - Probador de componentes de sensor electrónico

Circuito

Este es uno de los circuitos más básicos y versátiles que puede encontrar que usa un LED. La razón por la que es un gran circuito para comenzar es que también puede verificar el funcionamiento de cualquier otro componente electrónico o sensor electrónico. También puede consultar un tutorial detallado que le ayudará a hacer este circuito: Comprobador de componentes de sensores electrónicos

Finalista en el concurso de tecnología

Segundo premio en el concurso ¡Enséñalo! Concurso patrocinado por Dremel