Construcción de una lámpara con diodos LED

El diodo led

LED son las siglas Light-emitting diode   o sea, diodo emisor de luz. Por tanto, es un dispositivo que pertenece a la familia de los diodos y además emite luz.

¿ Cuales son los beneficios de tan popular elemento ?

Ya los hemos visto en los nuevos modelos de vehículos ( audi fue de los primeros ) , en edificios de diseño y ahora en los hogares. A diferencia de las bombillas tradicionales, que lo que hacen es poner muy caliente un filamento y ese calor es lo que da la luz, o las fluorescentes que utilizan mercurio dentro del bulbo ( Elemento muy contaminante ).

La tecnología LED aporta, por un lado, bajo consumo, alta eficiencia lumínica en un espacio reducido  y por otro, el uso de materiales no contaminantes. Además, cuando de media una bombilla tradicional es de 1000 horas o una fluorescente 5000, el LED ofrece una vida media de 50.000 horas.  ( esto de la vida media es lo que dicen los fabricantes, y ya sabemos que casi todos tienen la nariz un “poquito larga”  como la de nuestro amigo Pinocho.

Vamos a ver como podemos trabajar con ellos y que características debemos de entender para realizar nuestro prioyecto.

En primer lugar, ya en nuestras manos tenemos que es un elemento que tiene una patita mas corta y otra mas larga. La  ( – ) larga debe conectarse a la polaridad negativa y la (+) larga al polo + de la pila. Si lo hacemos al contrario, el diodo no funciona. Vamos a explicar esto con la curva característica de este dispositivo.

 

En la imagen de la derecha se muestra las partes del LED.  De ellas las mas importantes son A -> Ánodo  b ->  Cátodo  y 4 semiconductor.

Tenemos dos ejes que representan la tensión ( eje vertical ) y la corriente ( eje  horizontal ). Además aparecen dos curvas para dos temperaturas. La negra representa a la temperatura ambiente y en ella nos centramos.

La parte derecha muestra como evoluciona la corriente respecto a como lo hace la tensión. Si tomamos 0,5 voltios y trazamos una vertical hasta que toque la línea vemos que la corriente es es aproximadamente 20 mA. Si seguimos aumentando la tensión a 1 voltio, la corriente salta a 50 mA. Llega un momento que si la tensión es alta, por el diodo para tal corriente que lo “quema”, lo deja KO.

Para evitar esto, se suele poner unas resistencias limitadoras de corriente que ya veremos.

Si hacemos lo mismo pero con polarización inversa ( a la pata corta le ponemos el + de la pila y a la parta larga el – de la pila ) al aumentar la tensión tenemos que la corriente apenas varía ( línea casi horizontal ) y además el valor de la misma es muy pequeño, del orden de 20 micro Amperios.

Al seguir aumentando la tensión se produce el efecto avalancha y se dispara la corriente ( el diodo sufre daños )

Si aumentamos la Temperatura ( T2 ) todo se acelera, todo ocurre antes. Razónalo utilizando la gráfica.

Vamos  a comprar unos diodos de alta luminosidad y no sabemos que curva tiene para poder trabajar con ellos. Lo primero que haremos es obtener la curva directa en el taller.

Para ello necesitamos:

1º Una fuente de alimentación, que pueda varia la tensión de salida

2º Una resistencia para limitar la corriente

3º Dos voltímetros

Aclaración del circuito. En el ejemplo de arriba, tenemos una tensión de 9 voltios y una resistencia de 10 k. Esto significa que para ese diodo, donde cae 1,83 Voltios, la corriente que pasa es la corriente que pasa por la resistencia ( circuito serie )

Como en la resistencia cae 7,17  o lo que es lo mismo, los 9 de la pila menos los 1,83 del diodo, podemos calcular la corriente de la resistencia por la ley de Ohm

I = V/R = 7,17 V / 10.000 ? =  0,717 mA

Proceso:  1º Ajustamos la tensión de salida a 1 voltio

2º Tomamos la tensión del diodo

3º Tomamos la tensión de la resistencia o bien restamos la tensión de la fuente menos la tensión del diodo

4º Dividimos la tensión de la R entre su valor, para obtener la corriente

5º Hacemos esto hasta el valor de 9 voltios incrementando 0,5 voltios en cada paso. Llevar todos los valores a una tabla donde se incluya la luminosidad del diodo

6º Construimos la gráfica en papel milimetrado

La gráfica nos será útil para determinar que tensión cae el el diodo cuando de la máxima luz con el mínimo consumo de corriente. Hay que averiguar la corriente máxima del diodo  ( dada por el fabricante ) para no sobrepasar ese límite

Si no lo tenemos podemos obtenerlo incrementando el valor de la fuente hasta que se estropee el diodo. El valor que tenga la R dividido por su valor será la Imáx

2º Paso. Ya tenemos el valor optimo de trabajo del diodo, o sea la tensión que debe tener entre sus patas. Ahora para evitar poner resistencias limitadoras , vamos a combinarlos de forma que no sea necesario las resistencias. Si quitamos el componente resistivo, evitamos pérdidas de energía.

3º Buscar en casa un alimentador de corriente, vale el del móvil ( cargador ), el alimentador del router, etc. Todos tienen una pegatina que indican la tensión de salida y su tensión. Procedemos de la siguiente manera

a ) Si la caida en el diodo calculada en el punto anterior es 1,5 voltios y nuestra fuente tiene una salida de 4,5, Voalá, ponemos tres diodos en serie y a cada uno le llega los 1,5 voltios. Si queremos que nuestra lámpara tenga 6 diodos , entonces hacemos dos circuitos idénticos conectados en paralelo

b ) Si la fuente tiene salida de 6,5 voltios, para que caiga 1,5 en cada diodo tenemos que poner una resistencia de valor

  R = ( 6,5 – (4*1,5)) / I     Donde el valor de I se obtiene de la gráfica anterior

3º Paso. Construimos la lámpara con CD. En este caso vamos a usar 4 CD, dos para la base y dos para la iluminaria. Los dos CD de la parte inferior sirven para la base de la lámpara. Deben estar separados cierta distancia para incorporar un interruptor. La separación se puede hacer por medio de tres puntos de silicona, tornillos con pasamuros, fieltro con adhesivo de doble cara, etc. El método es libre. En el CD superior hay que hacer la perforación para el interruptor.

 4º Sobre  el 3º  CD  se hacen las perforaciones para que las patitas de los diodos de forma que la parte del CD mas brillante este hacia abajo. Se puede hacer perforaciones con broca de diámetro de 1 mm ( dos por diodo ) o bien una de 5 mm para entrar todo el cuerpo del LED.

Por la otra cara se hacen las conexiones de los diodos ( cada uno en base al circuito que obtenga de los cálculos anteriores ) .

El 4º CD sirve de tapadera. Entre el 3º y 4º CD se unen de la forma que el 1º y 2º.

Las dos parejas de CD están unidas por un tubo por cuyo interior pasan los cables de alimentación.

Si tenemos dificultad en entender las diferencias entre Intensidad , tensión y Resistencia, he elaborado un cuento donde se explica un poco mejor. Si quieres puedes verlo en

La Casita de Chocolate

Ver http://es.calameo.com/read/0005207894ac4a82b5c3a