Acerca del uso de LED, dispositivos LED, cómo encender un LED

Todos están familiarizados con los LED ahora: luces LED, lámparas LED, cintas y mucho más. Gracias a los esfuerzos de los desarrolladores, aparecieron dispositivos absolutamente exóticos, por ejemplo, una boquilla en un grifo de agua.

Exteriormente, es un cilindro de plástico transparente: se vierte agua fría - dentro de la boquilla se enciende un LED azul, se calienta - se vuelve amarilla, e incluso si el agua está demasiado caliente, la boquilla se vuelve roja. El contenido del relleno interno es desconocido, pero el hecho de que los LED se utilizan como elementos emisores es obvio.

El primer LED se desarrolló en la Universidad de Illinois en 1962. En 1990, nacieron los LED brillantes y más tarde superbrillantes.

El LED en sí es muy similar a un diodo rectificador convencional, solo cuando una corriente continua pasa a través de él, el cristal semiconductor comienza a brillar. El nombre en inglés para LED es diodo emisor de luz, o LED, que literalmente se puede traducir como diodo emisor de luz.

Para obtener diferentes longitudes de onda de radiación (color), se agregan varios dopantes al semiconductor. La adición de aluminio, helio, indio, fósforo hace que el cristal emita colores de rojo a amarillo. Para obtener un brillo de azul a verde, los cristales se dopan con partículas de nitrógeno, galio o indio.

Hoy en día, los LED blancos son probablemente los más comunes. Básicamente, estos son productos para crear iluminación, desde linternas, recuerdos hasta focos serios para la instalación en techos y fachadas de edificios. Pero aquí hay un detalle interesante: en la naturaleza, no hay material semiconductor que pueda brillar en blanco.

¿Cómo estar aquí? La radiación ultravioleta ayudó a salir de esta situación: el cristal "ultravioleta" está cubierto con una capa de fósforo, aproximadamente igual que en las lámparas fluorescentes, como resultado de lo cual el LED se ilumina en blanco.

Pero también hay una emboscada. Como en las lámparas fluorescentes, el fósforo pierde sus propiedades con el tiempo, el brillo se debilita. Sin embargo, para que se produzca dicho desgaste, el LED debe brillar continuamente durante al menos un año, y tal vez incluso más. Entonces, con el encendido y apagado periódico, la vida útil de estos dispositivos es bastante grande.

Inicialmente, los LED estaban destinados principalmente a dispositivos indicadores, reemplazaron las lámparas incandescentes en miniatura. Los beneficios aquí son innegables. Este es un bajo consumo de energía, bajo voltaje de suministro y también alta durabilidad: una lámpara incandescente tiene una vida útil de no más de mil horas, mientras que para los LED este parámetro asciende a varias decenas de miles.

¡Algunas fuentes afirman que el LED puede funcionar continuamente hasta 11 años! Pero en algunos dispositivos, para reemplazar una bombilla, uno tiene que recurrir a un desmontaje significativo de la carcasa y de todo el panel de la pantalla. Aquí un martillo, un cincel y alguna otra madre ayudan por completo.

Un parámetro distintivo de los LED es una variedad de colores, lo que elimina la necesidad de filtros. En comparación con las lámparas incandescentes Bombillas LED poseen mayor resistencia mecánica, lo que hace que sea fácil tolerar vibraciones y cargas de choque. Dentro de límites razonables, por supuesto.

Dispositivo LED

Los primeros LED se produjeron en cajas de metal con una ventana transparente. A medida que la tecnología mejoró, el casco comenzó a fabricarse completamente de plástico.El color del plástico, como regla, corresponde al color del brillo, pero los casos transparentes también son muy comunes. De qué color brilla dicho LED, se puede descubrir solo después de su inclusión.

Igual que diodo rectificador convencionalEl LED tiene dos pines de ánodo y cátodo. Por lo tanto, al conectar, observe la polaridad. La salida del ánodo, como regla, es ligeramente más larga que el cátodo, pero este es un nuevo LED. Si las patas ya están recortadas, las conclusiones pueden determinarse mediante el multímetro "proverbial": con la polaridad correcta de la conexión, el LED se ilumina un poco.

En la dirección opuesta, el dispositivo debe mostrar una gran resistencia, casi abierta, como es el caso de un diodo rectificador convencional. La disposición interna del LED en una carcasa transparente se muestra en la Figura 1.

Figura 1. La estructura interna del LED en una carcasa transparente.

Cómo encender un LED

Muy a menudo, los radioaficionados aficionados hacen la pregunta: "¿Qué voltaje se necesita para encender un LED?". Aquí puedes ver la analogía con las lámparas incandescentes. Esta lámpara es para 220V, y esta es para 12. En el caso de usar un LED, no se puede decir que este LED es para 5V, y este es para 12V. La pregunta es, ¿por qué es así?

El hecho es que el LED es un dispositivo actual: una resistencia limitadora de corriente se conecta en serie con él, como se muestra en la Figura 2.

Figura 2 Diagrama de cableado de LED a través de una resistencia limitadora de corriente

Es fácil ver que el LED está conectado a una fuente de CC con la polaridad correcta: el ánodo está conectado al polo positivo de la batería y el cátodo a través de la resistencia limitadora, respectivamente, al negativo. Naturalmente, la resistencia limitadora también se puede incluir en la ruptura de la salida del ánodo, ¡porque el circuito es serial!

La fuente de CC en la figura se muestra como una celda galvánica con un voltaje de no más de un voltio y medio. De hecho, puede ser una batería de celdas con un voltaje de 12 ... 24V, y con la inclusión adecuada, incluso una red de iluminación de corriente alterna de 220V. Lo principal es limitar la corriente continua a través del LED al nivel indicado en la documentación técnica. Para la mayoría de los LED modernos, esta corriente es de 20 mA.

Pero aquí es justo hacer un pequeño comentario sobre el tema del voltaje LED. El hecho es que en la actualidad, con el fin de miniaturizar los equipos electrónicos, se ha establecido la producción de LED con una resistencia limitadora integrada integrada en la carcasa. Esta integración nos permite decir que este LED tiene un voltaje de funcionamiento de 12V, y este solo tiene 5.

Es con esta marca que puede ver las etiquetas de precio en los estantes de los mercados de radio. Es cierto que tales dispositivos no son comunes, por lo tanto, uno no debe olvidarse de la resistencia limitadora.

También hay una categoría de LED diseñados para un voltaje de funcionamiento específico. Estos son los llamados LED intermitentes que contienen un generador integrado en su interior, lo que hace que el cristal parpadee a una frecuencia determinada. Los intentos de cambiar la frecuencia de parpadeo con la ayuda de condensadores externos y otros trucos están condenados al fracaso. Aunque se puede lograr algún cambio en la frecuencia variando el voltaje de suministro.

Por lo tanto, los LED parpadeantes se producen para un voltaje específico: alto voltaje 3 ... 14V y bajo voltaje 1.8 ... 5V. Al mismo tiempo, la resistencia limitadora incorporada para los LED parpadeantes de bajo voltaje está ausente. Aquí debes mostrar la máxima atención. Pero volvamos a los LED normales.

Entonces, ya se ha dicho que la corriente continua de la mayoría de los LED es de 20 miliamperios. Es posible hacer un poco menos (solo el brillo disminuirá y el color será un poco diferente de lo esperado), pero más es altamente indeseable. Es este valor actual el que está destinado a proporcionar la resistencia limitadora que se muestra en la Figura 2.

Para calcular el valor de resistencia de esta resistencia, debe conocer dos parámetros.En primer lugar, es la tensión de alimentación del circuito (preste atención, es ESQUEMAS, no un solo LED) y, en segundo lugar, una caída de tensión directa en el LED.

Esta caída directa se especifica en la documentación técnica, y para la mayoría de los tipos de LED está en el rango de 1.8 ... 3.6V (para cada tipo propio, pero a menudo 2V). Esta será la caída directa de voltaje en el LED a una corriente de 20 mA. Con tales datos, es muy simple calcular la resistencia de la resistencia limitadora. Para aclarar de dónde viene, puede usar el diagrama simple que se muestra en la Figura 3.

Figura 3Diagrama de conexión LED

Es obvio que la resistencia conectada en serie R1 y el LED HL1 son un divisor de voltaje. También se sabe que una caída de voltaje directa en el LED de acuerdo con los datos de referencia es exactamente de 2V. Aquí tenemos un buen LED.

Luego, con un voltaje de suministro de 12V, la caída de voltaje a través de la resistencia R1 será de 12V - 2V = 10V. Por lo tanto, de acuerdo con la ley de Ohm, es fácil calcular la resistencia de la resistencia a la que la corriente a través del LED será de 20 mA: R = U / I = 10 V / 20 mA = 0,5 KΩ.

Fórmula para calcular la resistencia limitadora:

Aquí todo es claro y simple. En el numerador se encuentran la tensión de alimentación y una caída de tensión directa en el LED. El denominador contiene la corriente requerida a través del LED multiplicado por un factor de fiabilidad de 0,75. En mecánica, esto se llama margen de seguridad.

En el caso de que varios LED estén conectados en serie, la caída de voltaje en ellos simplemente se suma y se sustituye en la fórmula que se muestra arriba. Naturalmente, en este caso, la resistencia R en este caso se vuelve menor que para un solo LED.

Naturalmente, se libera algo de potencia en la resistencia. Para que la resistencia no se queme inmediatamente o con el tiempo, su potencia generalmente se calcula mediante la fórmula:

Todas las cantidades tienen la dimensión del sistema SI: voltaje en voltios, resistencia en ohmios, potencia en vatios.

Muy a menudo existe la necesidad de varias formas de conectar LED, conectándolos a varias fuentes de energía, pero esto se discutirá en la continuación del artículo.

Ver también: Cómo conectar la tira de LED a la fuente de alimentación

Boris Aladyshkin