Circuitos con diodos LED

Básico

El diodo LED se ha manifestado como uno de los componentes electrónicos más revolucionarios de los últimos años.

En sus comienzos se usaron casi exclusivamente como señalizadores en equipos electrónicos. Sin embargo, hoy dia han invadido el campo del alumbrado en todos sus aspectos.

Los podemos encontrar en equipos de iluminación espectacular para discotecas y escenarios, por supuesto en nuestros hogares para la iluminación doméstica, en la industria del automóvil, maquetas... y en practicamente cualquier sitio donde se necesite luz.

En este artículo vamos a tratar de conocer el funcionamiento de algunos sencillos circuitos señalizadores con diodos LED, los cuales en determinados casos son muy usados en circuitos digitales.

Vamos a seguir la misma tónica que en el primer artículo de esta serie básica, es decir, circuitos muy elementales. No obstante, para finalizar, nos atreveremos con la construcción de un pequeño circuito para monitorizar la batería de nuestro automóvil.

Sinceramente, creemos que vais a disfrutar con su lectura y con la visualización de los videos de apoyo. Clica en "Leer completo...".

Continuando con los circuitos relativos a la iluminación, como en nuestro primer artículo de esta serie, vamos a adentrarnos un poco en la manera como se usan los diodos LED como dispositivos señalizadores.

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CIRCUITOS CON DIODOS LED
Adaptemos uno de los primeros circuitos eléctricos mostrados en el artículo anterior, el de la pila y la lamparita con el interruptor en serie, a la versión electrónica con diodo LED.

Muchas personas creen que para alimentar un diodo LED basta con conectarlo directamente a una pila. En la mayoría de los casos eso es un tremendo error, ya que con mucha facilidad el LED puede causar "baja permanente" (R.I.P.) al carecer el circuito de una limitación de corriente adecuada. El esquema para una conexión correcta es el siguiente.

Sin embargo hay ciertas excepciones. Tenemos que decir que hay gente que los usa con relativo éxito como "señalizadores portátiles", como por ejemplo hacen algunos pescadores para controlar la posición del puntero de su caña por la noche, conectándolos directamente a una pila de litio de las de botón (tipo CR2032 o similar), sin que medie ninguna resistencia limitadora.

En este sentido debe tenerse en cuenta que las mencionadas pilas, cuando son nuevas, tienen una tensión en vacío (sin nada conectado a ellas) de unos 3,25 voltios. Los únicos diodos LED que permitirían la conexión directa a este tipo de pila sin que resultaran dañados son aquellos que, en condiciones normales de funcionamiento, tengan una caída de tensión en sus bornes igual o superior a dicho valor.

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Por suerte, algunos de los llamados diodos LED de "alta luminosidad" cumplen esta premisa al tener una caida de tensión directa de entre 3 y 4 voltios cuando son atravesados por la intensidad de corriente recomendada por el fabricante. No obstante, antes de efectuar la conexión asegúrate bien que dicha caida de tensión sea igual o algo superior a los 3,25 voltios de la pila.

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Pero en la mayoría de las ocasiones no vamos a disponer de la tensión justa que necesita el LED, por lo que no tendremos más remedio que limitar la corriente que lo atraviesa. La resistencia encargada de ello se calcula en función de la tensión de la batería disponible de manera que esta suministre la intensidad de corriente adecuada al LED y al mismo tiempo la limite para que no sea destruido. Si quieres saber más sobre este tema visita este link.

Como hemos visto, encender y apagar un LED es muy sencillo. Pero compliquemos un poco las cosas. Vamos a aprender a iluminar un LED usando un componente electrónico muy habitual; el transistor. Observa la siguiente figura en la que hemos representado esquematicamente uno de estos dispositivos.

El transistor es un componente electrónico de tres terminales llamados Emisor, Base y Colector. Su nombre deriva de la contracción de las palabras anglosajonas "transfer resistor", que traducido se leería "transferencia de resistencia". ¿Que significa esto?.

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Pues de manera simple y sin demasiado rigor, se podría decir que mediante una pequeñísima corriente aplicada entre los terminales de "Base" y "Emisor" podemos modificar, controlar o modular la resistencia que ofrecen los otros dos terminales, "Emisor" y "Colector", al paso de una corriente mucho mayor que la primera. Esto es lo que se llama "efecto transistor". Si visualizas el siguiente video lo entenderás mejor.

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Gracias al efecto transistor no solo podemos amplificar señales de todo tipo, sino que también podemos usarlo para controlar un dispositivo, por ejemplo un LED, sin intervenir directamente en el circuito de este y usando muy poca energía para ejercer dicho control. Mira la siguiente figura. Se trata de un montaje muy utilizado en circuitos lógicos digitales para señalizar una determinada acción.

Para no tener que usar dos baterías diferentes, el circuito se simplifica eliminando la de 6 voltios y conectando el interruptor a la misma bateria que alimenta el LED y el colector del transistor.

La resistencia de base se ha elevado lo suficiente para que la intensidad de corriente a su través se mantenga casi al mismo nivel que antes, cuando la batería que tenía conectada era solo de 6 voltios, de manera que nuestro circuito queda como se representa a continuación.

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Basado en el mismo circuito anterior pero algo más sofisticado es el que sigue. Para controlar el encendido del LED hemos dispuesto un divisor de tensión formado por R2 y el potenciómetro P1. Mediante el ajuste de este último logramos iluminar el LED controlando en todo momento el nivel de consumo y la intensidad lumínica del mismo.

El dispositivo presentado en el esquema anterior por sí mismo no tiene demasiada utilidad práctica, aparte de lo "bonito" que resulta poder iluminar el LED lentamente y a voluntad mediante el potenciómetro P1. Sin embargo nos va a servir de base para construir un instrumento que nos va a prestar un excelente servicio en nuestro automóvil.

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En el siguiente artículo vamos a describir un pequeño circuito que quizás en alguna ocasión nos podrá sacar de apuros si nos gusta mucho viajar en coche y lo hacemos habitualmente. Se trata de un sencillo avisador o monitor del nivel de carga de la batería.

Te esperamos aquí, en Radioelectronica.es, tu punto de encuentro. No faltes.

 
C O M E N T A R I O S   
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Que tal sus vacaciones?

#14 Juan Carlos López Duque » 21-09-2016 23:03

Buenas noches Jose, que tal sus vacaciones?
Que tal la vuelta al curro?
Reciba un cordial saludo.
Juan Carlos.

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Deriva térmica

#13 Juan Carlos López Duque » 08-07-2016 15:17

Magnífico José, como siempre, me quedo sin palabras ante sus explicaciones y sus vídeos.
Muchas gracias.

El JuanC++

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Deriva térmica

#12 Departamento Técnico » 08-07-2016 04:04

Cito a Juan Carlos López Duque:
Usted dice "el divisor de tensión es poco dependiente de la intensidad de corriente de base"; aquí me perdí.


Al decir que el divisor de tensión (formado por "R2" y "P1") es poco dependiente de la intensidad de corriente de base, me refiero a que la tensión presente en "P1" varía poco, independientemente de donde se encuentre su cursor.

En realidad, la máxima independencia de la corriente de base por parte del divisor de tensión se obtiene cuando existe una resistencia en el emisor del transistor. Mira el siguiente video.



SI NO VES EL VIDEO HAZ CLIC AQUI

Cito a Juan Carlos López Duque:
El siguiente comentario, también me pareció bastante oscuro "en vez de solo una resistencia, se obtiene una mayor estabilidad y una mejor deriva térmica del transistor, lo que lo hace menos dependiente de la temperatura


El nivel de amplificación en corriente contínua de los transistores de silicio cuando se montan como hemos indicado en el artículo (en configuración de "emisor común") se llama "Beta", y está muy influido por la temperatura. El número de veces que la corriente de colector es mayor que la de base, estando el transistor en reposo (sin señal aplicada a su entrada), eso es la Beta.

Si no se toman precauciones el "punto de trabajo" del semiconductor se desplazaría muy facilmente, ya que con las variaciones de temperatura también se modifica la "Beta" del transistor.

El "punto de trabajo" se refiere a las tensiones y corrientes contínuas que se miden en el transistor estando en reposo. Cuando se le aplica una señal a la entrada, ese punto se desplaza arriba y abajo de su valor de reposo. Los límites de operación del transistor se definen estableciendo adecuadamente su punto de trabajo, de manera que existan margenes suficientes tanto por la parte superior como por la inferior.

Con el divisor de tensión se obtiene una "estabilización" del punto de trabajo del transistor, aunque varíe la temperatura, ya que dicho punto de trabajo deja de depender casi totalmente de la Beta. La demostración de ello es compleja y está basada en pura matemática. No obstante, creo que con la explicación anterior habrás entendido la esencia del asunto.

Un abrazo,

Jose.

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Divisor de tensión

#11 Juan Carlos López Duque » 07-07-2016 21:44

Muchísimas gracias, de verdad.
Sus videos son magníficos. También le agradezco el detalle de "la intensidad de corriente", me ayuda mucho.
Un fuerte abrazo.
El JuanC++

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Divisores de tensión

#10 Departamento Técnico » 07-07-2016 01:34

Cito a Juan Carlos López Duque:
Efectivamente, he visto en otros circuitos el concepto de divisor de tensión colocando varias resistencias en serie, pero en esos casos se tomaba una derivación -entre- las dos resistencias, cosa que en su caso no se produce. Intuyo, que al tratarse de una resistencia variable (de control) la derivación -debe- de hacerse a la salida del potenciómetro.

El JuanC++


Hola Juan Carlos... ¿que tal?. Ante todo disculpa la tardanza en contestar a tus dudas. Ha sido debida al tiempo necesario para la preparación de un video que me gustaría que vieras, ya que con él despejarás algunas dudas. Te lo dejo a continuación:



SI NO VES EL VIDEO HAZ CLIC AQUI

Si lo deseas puedes visualizarlo a pantalla completa y en alta resolución (HD), lo verás mucho mejor.

El resto de cosas que preguntas te las iré respondiendo en breve.

Un abrazo,

Jose.

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Cuota

#9 Departamento Técnico » 04-07-2016 22:02

Cito a Juan Carlos López Duque:
Si les parece bien, les he enviado una pequeña contribución al mantenimiento de su página web. A la gente que hace bien su trabajo hay que pagarla, que se lo merecen.
Si son tan amables de indicarme la cuantía y periodicidad del mantenimiento, estaré encantado de contribuir.
Un fuerte abrazo.
El JuanC++


Buenas tardes Juan Carlos.

Muchísimas gracias por tu generosa contribución. Para nosotros es un placer y una alegría tener como usuarios a personas como tu, que valoran el esfuerzo.

Con respecto a la cuota no hay establecida ninguna. Cada usuario aporta lo que desea y cuando lo desea. No te preocupes por ello. Lo importante es que el blog sirva para algo y cumpla su función, aunque para eso es necesario que al menos podamos sufragar los gastos para su mantenimiento. El estar llevando a cabo una actividad elegida por uno mismo es agradable y eso es precisamente lo que ocurre en mi caso.

Estoy preparando la respuesta a las dudas que planteas en tus últimos comentarios. En breve te responderé.

Un abrazo,

Jose.

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Laboratorio de electrónica

#8 Juan Carlos López Duque » 04-07-2016 09:08

Le paso a detallar los elementos, que hasta le momento, forman parte de nuestro laboratorio de electrónica de aficionado.
-Multímetro digital Silver Electronic UT55
-Multímetro digital UNI-T UT 33D
-Multímetro analógico ICE SuperTester 680R
-Osciloscopio digital AD Instruments DS2202A de 200MHz de dos canales
-Osciloscopio analógico Hameg HM 205-3
Instrumentación realizada por nosotros y de los que estamos muy orgullosos:
-Estación de soldadura de fabricación propia con control de temperatura del soldador
-Sierra de disco de bancada para el corte preciso de las placas de fibra de vidrio
-Insoladora UV con horno UV para fraguado de tintas por ultravioleta.
-Prensa de serigrafia, bastidores y tintas UV.
Estos tres últimos elementos nos permiten producir circuitos impresos de muy buena calidad. El procedimiento serigráfico que empleamos lo obtuvimos de una descripción de gran calidad sobre el tema de la magnífica web colombiana dedicada a la electrónica de sonido: construyasuvideorockola.com
Cualquier sugerencia sobre instrumentos necesarios o, sobre todo, de componentes nos será de gran ayuda.
El JuanC++

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Cuota

#7 Juan Carlos López Duque » 04-07-2016 08:53

Si les parece bien, les he enviado una pequeña contribución al mantenimiento de su página web. A la gente que hace bien su trabajo hay que pagarla, que se lo merecen.
Si son tan amables de indicarme la cuantía y periodicidad del mantenimiento, estaré encantado de contribuir.
Un fuerte abrazo.
El JuanC++

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Divisor de tensión

#6 Juan Carlos López Duque » 04-07-2016 08:46

Desde luego es usted un pozo de sabiduría; a si que, si no le importa, le voy a estrujar.
Efectivamente, he visto en otros circuitos el concepto de divisor de tensión colocando varias resistencias en serie, pero en esos casos se tomaba una derivación -entre- las dos resistencias, cosa que en su caso no se produce. Intuyo, que al tratarse de una resistencia variable (de control) la derivación -debe- de hacerse a la salida del potenciómetro.
Usted dice "el divisor de tensión es poco dependiente de la intensidad de corriente de base"; aquí me perdí.
El siguiente comentario, también me pareció bastante oscuro "en vez de solo una resistencia, se obtiene una mayor estabilidad y una mejor deriva térmica del transistor, lo que lo hace menos dependiente de la temperatura"... Intuyo que a mayor número de resistencias en serie, la capacidad de disipación térmica (entre varias resistencias) es mayor por lo que la tensión es más estable y ello hace que el transistor se comporte mejor. Con todo, los detalles concretos del funcionamiento de esa disposición de componentes se me escapan.
El JuanC++

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Programa de simulación

#5 Departamento Técnico » 03-07-2016 14:41

Cito a Juan Carlos López Duque:
Cuando habla usted del divisor de tensión entiendo que se refiere a que la suma de la resistencia de 22K más el potenciómetro de 3K3 es más o menos equivalente a la resistencia de 68K del primer montaje. Es correcto?


Efectivamente me refiero a la resistencia de 22K junto con el potenciómetro de 3K3 en serie con ella. Aunque realiza el mismo trabajo que la resistencia de 68K lo hace en mejores condiciones. Al usar un divisor de tensión (poco dependiente de la corriente de base) en vez de solo una resistencia, se obtiene una mayor estabilidad y una mejor deriva térmica del transistor, lo que lo hace menos dependiente de la temperatura.

Además, al usar un potenciómetro podemos modificar la tensión aplicada entre la base y el emisor, lo que nos permite controlar el valor de la intensidad de corriente de colector y, consecuentemente, la que recorre el diodo LED, controlando la luminosidad de este a nuestra voluntad.

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Programa de simulación

#4 Departamento Técnico » 03-07-2016 14:21

Cito a Juan Carlos López Duque:
Pregunta: que programa de simulación emplea?
Yo trabajo, de toda la vida, con Mac y sospecho que el programa que utiliza no estará disponible para Mac, pero bueno, se intentara.


Es un software introductorio para los que se inician en electrónica de New Wave Concepts. Se llama Bright Spark. Lo puedes encontrar en la web en cuanto busques un poco, solo que creo que no está disponible para Mac. Lo siento Juan Carlos.

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Divisor de tensión

#3 Juan Carlos López Duque » 03-07-2016 10:37

Cuando habla usted del divisor de tensión entiendo que se refiere a que la suma de la resistencia de 22K más el potenciómetro de 3K3 es más o menos equivalente a la resistencia de 68K del primer montaje. Es correcto?
El JuanC++

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Programa de simulación utilizado

#2 Juan Carlos López Duque » 03-07-2016 10:08

Buenos días.
Primero de todo, excelentes demostraciones.
Pregunta: que programa de simulación emplea?
Yo trabajo, de toda la vida, con Mac y sospecho que el programa que utiliza no estará disponible para Mac, pero bueno, se intentara.
Un cordial saludo y esperando impaciente la siguiente entrega.
El JuanC++

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Bien otra entrega!!!

#1 Juan Carlos López Duque » 02-07-2016 08:39

Bueno, se estarán dando cuenta que entro todos los días esperando nuevas entregas.
Estoy encantado. Inmediatamente paso a estudiarla con pelos y señales.
Muchísimas gracias por el enorme esfuerzo que me consta que hacen.
Sin discusión, son ustedes el mejor libro de electrónica que conozco.
Por otra parte, si me dicen como ingresarle mi cuota, estaré encantado de hacerlo.
Reciban un fuerte abrazo desde Bilbao.
Juan Carlos López Duque

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