foco de diodos led

40

Upload: eduardo-salgado-carbajal

Post on 13-Feb-2015

43 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Foco de Diodos Led
Page 2: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

FOCO DE DIODOS LED

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 2

Page 3: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Dedicado al esfuerzo y empeño de nuestros profesores en forjarnos un el camino hacia el éxito.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 3

Page 4: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

INTRODUCCIÓN

La tecnología LED se está poniendo hoy en día a flote, por lo que en la actualidad se pretende sustituir las lámparas tradicionales (incandescentes u fluorescentes) por la razón de su mayor consumo de potencia, haciendo que los leds (diodo emisor de luz) pasen a un primer plano ya que su consumo de potencia es aproximado a un 40% menos que las lámparas tradicionales. La tecnología LED y OLED se está empleado en la gama de televisores haciéndoles más nítidas las imágenes y menos volumen en su diseño, en semáforos haciéndoles a estos que consuman menos potencia y sean más visibles y duraderos que los semáforos normales. Los leds actualmente disponibles ya están reemplazando rápidamente a otras fuentes de iluminación como así también son hoy la tecnología preferida para luces decorativas y de diferentes aplicaciones. La potencia de los leds, como fuente de iluminación general (luz blanca), es actualmente una de sus principales promesas de cara al futuro. En este documento se presenta la tecnología de la iluminación con LED, centrándose en sus aplicaciones, ciclo de vida y su capacidad para mejorar la eficiencia.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 4

Page 5: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

ÍNDICE

I. HISTORIA DE LOS LEDS5

II. ¿QUÉ ES UN LED? 7

III. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 9

IV. CRITERIOS DE ELECCIÓN 10

V. ESTRECTURA DE UN LED 11

VI. TECNOLOGÍA LED 13

VII. APLICACIONES 15

VIII. CONEXIÓN 17

IX. LEDS VS OTRAS FUENTES DE ILUMINACIÓN 18

X. DIAGRAMA DE BLOQUES 19

XI. SIMULACIÓN 20

XII. LISTADO DE MATERIALES 21

XIII. PROBLEMAS Y SOLUCIONES 23

XIV. IMÁGENES DEL PROYECTO 24

XV. BIBLIOGRAFÍA 27

HISTORIA DE LOS LEDS

El primer led comercialmente utilizable fue desarrollado en el año 1962, combinando Galio, Arsénico y Fósforo (GaAsP) con lo cual se consiguió un led rojo con una frecuencia de emisión de unos 650 nm con

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 5

Page 6: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

una intensidad relativamente baja, aproximadamente 10 mcd a 20mA. El siguiente desarrollo se basó en el uso del Galio en combinación con el Fósforo (GaP) con lo cual se consiguió una frecuencia de emisión del orden de los 700 nm. A pesar de que se conseguía una eficiencia de conversión electrón- fotón o corriente-luz más elevada que con el GaAsP, esta se producía a relativamente baja corrientes, un incremento en la corriente no generaba un aumento lineal en la luz emitida, sumado a esto se tenía que la frecuencia de emisión estaba muy cerca del infrarrojo una zona en

Los siguientes desarrollos, ya entrada la década del 70, introdujeron nuevos colores al espectro. Distinta proporción de materiales produjo distintos colores. Así se consiguieron colores verde y rojo utilizando GaP y ámbar, naranja y rojo de 630nm utilizando GaAsP. También se desarrollaron leds infrarrojos, los cuales se hicieron rápidamente populares en los controles remotos de los televisores y otros artefactos del hogar.

En la década del 80 un nuevo material entró en escena el GaAlAs Galio, Aluminio y Arsénico. Con la introducción de este material el mercado de los leds empezó a despegar ya que proveía una mayor performance sobre los leds desarrollados previamente. Su brillo era aproximadamente 10 veces superior y además se podía utilizar a elevadas corrientes lo que permitía utilizarlas en circuitos multiplexados con lo que se los podía utilizar en display y letreros de mensaje variable. Sin embargo este material se caracteriza por tener un par de limitaciones, la primera y más evidente es que se conseguían solamente frecuencias del orden de los 660nm (rojo) y segundo que se degradan más rápidamente en el tiempo que los otros materiales, efecto que se hace más notorio ante elevadas temperaturas y humedades. Hay que hacer notar que la calidad del encapsulado es un factor fundamental en la ecuación temporal. Los primeros desarrollos de resinas epoxi para el encapsulado poseían una no muy buena impermeabilidad ante la humedad, además los primeros leds se fabricaban manualmente, el posicionamiento del sustrato y vertido de la resina era realizado por operarios y no por maquinas automáticas como hoy en día, por lo que la calidad del led era bastante variable y la vida útil mucho menor que la esperada. Hoy en día esos problemas fueron superados y cada vez son más las fábricas que certifican la norma ISO 9000 de calidad de proceso. Además últimamente es más común que las resinas posean inhibidores de rayos UVA y UVB, especialmente en aquellos leds destinado al uso en el exterior.

En los 90 se apareció en el mercado tal vez el más exitoso material para producir leds hasta la fecha el AlInGaP Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Las principales virtudes de este tetar compuesto son que se puede conseguir una gama de colores desde el rojo al amarillo cambiando la proporción de los materiales que lo componen y segundo, su vida útil es sensiblemente mayor, a la de sus predecesores, mientras que los primeros leds tenía una vida promedio efectiva de 40.000 horas los leds de AlInGaP podían más de 100.000 horas aun en ambientes de elevada temperatura y humedad.

Es de notar que muy difícilmente un led se queme, si puede ocurrir que se ponga en cortocircuito o que se abra como un fusible e incluso que explote si se le hace circular una elevada corriente, pero en condiciones normales de uso un led se degrada o sea que pierde luminosidad a una tasa del 5 % anual. Cuando el led ha perdido el 50% de su brillo inicial, se dice que ha llegado al fin de su vida útil y eso es lo que queremos decir cuando hablamos de vida de un led. Un rápido cálculo nos da que en un año hay 8760 horas por lo que podemos considerar que un LED de AlInGaP tiene una vida útil de más de 10 años.

Como dijimos uno de factores fundamentales que atentan contra este número es la temperatura, tanto la temperatura ambiente como la interna generada en el chip, por lo tanto luego nos referiremos a técnicas de diseño de circuito impreso para bajar la temperatura. Explicaremos un detalle de mucha importancia respecto a los leds y su construcción. Cuando se fabrica el led, se lo hace depositando por capas a modo de vapores, los distintos materiales que componen el led, estos materiales se depositan sobre una base o sustrato que influye en la dispersión de la luz. Los primeros leds de AlInGaP se depositaban sobre sustratos de GaAs el cual absorbe la luz innecesariamente. Un adelanto en este campo fue reemplazar

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 6

Page 7: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

en un segundo paso el sustrato de GaAs por uno de GaP el cual es transparente, ayudando de esta forma a que más luz sea emitida fuera del encapsulado. Por lo tanto este nuevo proceso dio origen al TS AlInGaP (TranparentSubstrate) y los AlInGaP originales pasaron a denominarse AS AlInGaP (AbsorbentSusbtrate). Luego este mismo proceso se utilizo para los led de GaAlAs dando origen al TS GaAlAs y al As GaAlAs. En ambos casosla Eficiencia luminosa se incrementaba típicamente en un factor de 2 pudiendo llegar en algunos casos a incrementarse en un factor de 10. Como efecto secundario de reemplazar el As por el TS se nota un pequeño viro al rojo en la frecuencia de emisión, generalmente menor a los 10nm.A final de los 90 se cerró el circulo sobre los colores del arco iris, cuando gracias a las tareas de investigación del ShujiNakamura, investigador de Nichia, una pequeña empresa fabricante de leds de origen japonés, se llego al desarrollo del led azul, este led siempre había sido difícil de conseguir debido a su elevada energía de funcionamiento y relativamente baja sensibilidad del ojo a esa frecuencia (del orden de los 460 nm). Hoy en día coexisten varias técnicas diferentes para producir luz azul, una basada en el SiC Silicio – Carbono otra basada en el GaN Galio – Nitrógeno, otra basada en InGaN Indio-Galio-Nitrógeno sobre substrato de Zafiro y otra GaN sobre sustrato SiC. El compuesto GaN, inventado por Nakamura, es actualmente el más utilizado. Otras técnicas como la de ZnSe Zinc – Selenio ha sido dejadas de lado y al parecer el SiC seguirá el mismo camino debido a su bajo rendimiento de conversión y elevada degradación con la temperatura.

Dado que el azul es un color primario, junto con el verde y el rojo, tenemos hoy en día la posibilidad de formar el blanco con la combinación de los tres y toda la gama de colores del espectro, esto permite que los display gigantes y carteles de mensajes variables full color se hagan cada día más habituales en nuestra vida cotidiana. Es también posible lograr otros colores con el mismo material GaN, como por ejemplo el verde azulado o turquesa, de una frecuencia del orden de los 505 nm. Este color es importante ya que es el utilizado para los semáforos y entra dentro de la norma IRAM 2442 Argentina y VTCSH parte 2 americana y otras. Su tono azulado lo hace visible para las personas daltónicas. El daltonismo es una enfermedad congénita que hace a quien lo padece ser parcialmente ciego a determinadas frecuencias de color, generalmente dentro de ellas está la correspondiente al verde puro que tiene una frecuencia del orden de los 525 nm.

Otros colores también son posibles de conseguir como por ejemplo el púrpura, violeta o ultravioleta. Este último es muy importante para la creación de una forma más eficiente de producir luz blanca que la mera combinación de los colores primarios, ya que añadiendo fósforo blanco dentro del encapsulado, este absorbe la radiación ultravioleta y emite frecuencia dentro de todo el espectro visible, logrando luz blanca en un proceso similar al que se produce en el interior de los tubos fluorescentes. A veces el fósforo posee una leve tonalidad amarillenta para contrarrestar el tono azulado de la luz del semiconductor. Luego de tantos materiales y frecuencias de ondas sería bueno resumir todo esto en una forma más clara, es por ello en la tabla 1 se detallan los distintos frecuencias de emisión típica de los leds comercialmente disponibles y sus materiales correspondientes. Los datos técnicos fueron obtenidos de distintos fabricantes. Es de notar que la resolución del ojo es del orden de los 3 a 5 nm según el color de que se trate.

¿QUÉ ES UN LED?

Un led (de la sigla inglesa LED: Light-EmittingDiode: ‘Diodo Emisor de Luz’, también ‘Diodo Luminoso’) es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 7

Page 8: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

frecuencia, en iluminación. Presentado como un componente electrónico en 1962, los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

Cuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña (menor a 1 mm2), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación. Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente con un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, tamaño más pequeño, gran durabilidad, resistencia a las vibraciones, no es frágil, reduce considerablemente la emisión de calor que produce el efecto invernadero en nuestro planeta, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente venenoso) a comparación de la tecnología fluorescente o de inducción magnética que si contienen mercurio, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética con los cuales se crea mayor radiación hacia el ser humano, cuentan con un alto factor de CRI, reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas foto voltaicos (paneles solares) a comparación de cualquier otra tecnología actual, no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas antiexplosión ya que no es fácil quebrar un diodo emisor de luz y cuentan con una alta fiabilidad. Los ledes con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje alterno y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes a comparación de las bombillas fluorescentes de potencia equiparable.

Los ledes en la actualidad se pueden acondicionar o incorporarse en un porcentaje mayor al 90% de todas las tecnologías de iluminación actuales, por ejemplo: en casas, oficinas, industrias, edificios, restaurantes, arenas, teatros, plazas comerciales, gasolineras, calles y avenidas, estadios (en algunos casos por las dimensiones del estadio no es posible porque quedarían espacios obscuros), conciertos, discotecas, casinos, hoteles, carreteras, luces de tráfico o de semáforos, señalamientos viales, universidades, colegios, escuelas, estacionamientos, aeropuertos, sistemas híbridos, celulares, pantallas de casa o domésticas, monitores, cámaras de monitoreo, supermercados, en transportes (bicicletas, motocicletas, automóviles, camiones tráilers, etc.), en linternas de mano, para crear pantallas electrónicas de led (tanto informativas como publicitarias) y para cuestiones arquitectónicas especiales o de arte culturales. Todas estas aplicaciones se dan gracias a su diseño compacto. Los ledes tienen la ventaja de encenderse muy rápido (aproximadamente en dos segundos) a comparación de las luminarias de alta potencia como lo son las luminarias de alta intensidad de vapor de sodio, aditivos metálicos, halogenuro o halogenadas y demás sistemas con tecnología incandescente. La excelente variedad de colores que producen los ledes ha permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de textos monocromáticas, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores. Y debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores, cámaras de monitoreo, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones domésticas.

FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento normal consiste en que, en los materiales conductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se manifiesta en forma de

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 8

Page 9: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) depende principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona positiva se mueven hacia la zona negativa y los electrones se mueven de la zona negativa hacia la zona positiva; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.

Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa [directbandgap]) con la energía correspondiente a su banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta [indirectbandgap]) no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el nitruro de galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el silicio).

La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y solo es visible en diodos como los ledes de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible, mediante sustanciasfluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es solo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un led es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.

Para obtener buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el led; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Valores típicos de corriente directa de polarización de un led corriente están comprendidos entre los 10 y los 40 mA. En general, los ledes suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos). El primer led que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

PRINCIPIO FÍSICO

El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente, excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones. Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones. Cada material semiconductor tiene unas determinadas características que y por tanto una longitud de onda de la luz emitida.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 9

Page 10: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

A diferencia de las lámparas de incandescencia cuyo funcionamiento es por una determinada tensión, los Led funcionan por la corriente que los atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión constante debe estar protegida por una resistencia limitadora. En la siguiente figura se puede apreciar una representación característica de potencia-intensidad.

TEORÍA DE BANDAS

En un átomo aislado los electrones pueden ocupar determinados niveles energéticos pero cuando los átomos se unen para formar un cristal, las interacciones entre ellos modifican su energía, de tal manera que cada nivel inicial se desdobla en numerosos niveles, que constituyen una banda, existiendo entre ellas huecos, llamados bandas energéticas prohibidas, que sólo pueden salvar los electrones en caso de que se les comunique la energía suficiente. En los aislantes la banda inferior menos energética (banda de valencia) está completa con los e- más internos de los átomos, pero la superior (banda de conducción) está vacía y separada por una banda prohibida muy ancha (~ 10 eV), imposible de atravesar por un e-. En el caso de los conductores las bandas de conducción y de valencia se encuentran superpuestas, por lo que cualquier aporte de energía es suficiente para producir un desplazamiento de los electrones.

Entre ambos casos se encuentran los semiconductores, cuya estructura de bandas es muy semejante a los aislantes, pero con la diferencia de que la anchura de la banda prohibida es bastante pequeña. Los semiconductores son, por lo tanto, aislantes en condiciones normales, pero una elevación de temperatura proporciona la suficiente energía a los electrones para que, saltando la banda prohibida, pasen a la de conducción, dejando en la banda de valencia el hueco correspondiente. En el caso de los diodos Led los electrones consiguen saltar fuera de la estructura en forma de radiación que percibimos como luz (fotones).

COMPOSICIÓN DE LOS LEDS

Para obtener colores distintos en los diodos LED se aplican diferentes composiciones, a continuación haremos una breve descripción de algunas de las distintas posibilidades. Vamos a describir la composición que caracteriza a cada uno de los tres colores más utilizados: el rojo, verde y el amarillo.

LED ROJO

Formado por GaP consiste en una unión p-n obtenida por el método de crecimiento epitaxial del cristal en su fase líquida, en un substrato.La fuente luminosa está formada por una capa de cristal p junto con un complejo de ZnO, cuya máxima concentración está limitada, por lo que su luminosidad se satura a altas densidades de corriente. Este tipo de led funciona con baja densidades de corriente ofreciendo una buena luminosidad, utilizándose como dispositivo de visualización en equipos portátiles. El constituido por GaAsP consiste en una capa p obtenida por difusión de Zn durante el crecimiento de un cristal n de GaAsP, formado en un substrato de GaAs, por el método de crecimiento epitaxial en fase gaseosa. Actualmente se emplea los led de GaAlAs debido a su mayor luminosidad.El máximo de radiación se halla en la longitud de onda 660 nm.

LED ANARANJADO Y AMARILLO

Están compuestos por GaAsP al igual que sus hermanos los rojos pero en este caso para conseguir luz anaranjada y amarilla así

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 10

Page 11: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

como luz de longitud de onda más pequeña, lo que hacemos es ampliar el ancho de la banda prohibida mediante el aumento de fósforo en el semiconductor.Su fabricación es la misma que se utiliza para los diodos rojos, por crecimiento epitaxial del cristal en fase gaseosa, la formación de la unión p-n se realiza por difusión de Zn.Como novedad importante en estos leds se mezcla el área emisora con una trampa isoelectrónica de nitrógeno con el fin de mejorar el rendimiento.

LED VERDE

El Led verde está compuesto por GaP. Se utiliza el método de crecimiento epitaxial del cristal en fase líquida para formar la unión p-n.Al igual que los leds amarillos, también se utiliza una trampa isoelectrónica de nitrógeno para mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de led posee una baja probabilidad de transición fotónica, es importante mejorar la cristalinidad de la capa n. La disminución de impurezas a larga la vida de los portadores, mejorando la cristalinidad. Su máxima emisión se consigue en la longitud de onda 555 nm.

CRITERIOS DE ELECCIÓN

DIMENSIONES Y COLOR DEL DIODO

Actualmente los leds tienen diferentes tamaños, formas y colores. Tenemos leds redondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas. Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillos incluso hay un led de luz blanca. Las dimensiones en los led redondos son 3mm, 5mm, 10mm y uno gigante de 20mm. Los de formas poliédricas suelen tener unas dimensiones aproximadas de 5x5mm.

LUMINOSIDAD

La intensidad luminosa en el eje y el brillo están intensamente relacionados. Tanto si el led es puntual o difusor, el brillo es proporcional a la superficie de emisión. Si el led es puntual, el punto será más brillante, al ser una superficie demasiado pequeña. En uno difusor la intensidad en el eje es superior al modelo puntual.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 11

Page 12: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

ÁNGULO DE VISTA

Esta característica es importante, pues de ella depende el modo de observación del led, es decir, el empleo práctico de aparato realizado. Cuando el led es puntual la emisión de luz sigue la ley de Lambert, permite tener un ángulo de vista relativamente grande y el punto luminoso se ve bajo todos los ángulos.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 12

Page 13: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

ESTRUCTURA DE UN LED

Existen numerosos encapsulados disponibles para los leds y su cantidad se incrementa de año en año a medida que las aplicaciones de los leds se hacen más especificas.

Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la siguiente imagen la cual representa tal vez el encapsulado más popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. de diámetro.

Como vemos el led viene provisto de los dos terminales correspondientes que tienen aproximadamente 2 a 2,5 cm de largo y sección generalmente de forma cuadrada. En el esquema podemos observar que la parte interna del terminal del cátodo es más grande que el ánodo, esto es porque el cátodo está encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo tanto será este terminal el encargado de disipar el calor generado hacia el exterior ya que el terminal del ánodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el cual prácticamente no conduce calor. Es de notar que esto no es así en todos los leds, solo en los últimos modelos de alto brillo y en los primeros modelos de brillo estándar, ya que en los primeros led de alto brillo es al revés. Por eso no es buena política a la hora de tener que identificar el cátodo, hacerlo observando cual es el de mayor superficie. Para eso existen dos formas más convenientes, la primera y más segura es ver cuál es el terminal más corto, ese es siempre el cátodo no importa que tecnología sea el led. La otra es observar la marca plana que también indica el cátodo, dicha marca plana es una muesca o rebaje en un reborde que tiene los leds. Otra vez este no es un método que siempre funciona ya que algunos fabricantes no incluyen esta muesca y algunos modelos de leds pensados para aplicaciones de clúster donde se necesitan que los leds estén muy pegados, directamente no incluye este reborde.

El terminal que sostiene el sustrato cumple otra misión muy importante, la de reflector, ya que posee una forma parabólica o su aproximación semicircular, este es un punto muy crítico en la fabricación y concepción del led ya que un mal enfoque puede ocasionar una pérdida considerable de energía o una proyección despareja.

Un led bien enfocado debe proyectar un brillo parejo cuando se proyecta sobre una superficie plana. Un led con enfoque defectuoso se puede identificar porque proyecta formas que son copia del sustrato y a veces se puede observar un aro más brillante en el exterior de circulan, síntoma seguro de que la posición del sustrato se encuentra debajo del centro focal del espejo terminal.

Dentro de las características ópticas del led aparte de su luminosidad esta la del ángulo de visión, se define generalmente el ángulo de visión como el desplazamiento angular desde la perpendicular donde la potencia de emisión disminuye a la mitad. Según la aplicación que se le dará al led se necesitara distintos ángulos de visión así son típicos leds con 4, 6, 8, 16, 24, 30, 45,60 y hasta 90 grados de visión. Generalmente el ángulo de visión está determinado por el radio de curvatura del reflector del led y principalmente por el radio de curvatura del encapsulado. Por supuesto mientras más chico sea el ángulo y a igual sustrato semiconductor se tendrá una mayor potencia de emisión y viceversa.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 13

Page 14: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Otro componente del led que no es muestra en la figura pero que es común encontrarlo en los led de 5mm son los stand-off o separadores, son topes que tienen los terminales y sirven para separar los leds de la plaqueta en aplicaciones que así lo requieren, generalmente si se va colocar varios leds en una plaqueta conveniente que no tenga stand-off ya que de esta forma el encapsulado del led puede apoyarse sobre la plaqueta lo que le dará la posición correcta, esto es especialmente importante en leds con ángulo de visión reducido. Por último tenemos el encapsulado epoxi que es el encargado de proteger al semiconductor de las inclemencias ambientales y como dijimos ayuda a formar el haz de emisión.Existen básicamente 4 tipos de encapsulado si lo catalogamos por su color:

Transparente o clearwater (agua transparente): Es el utilizado en leds de alta potencia de emisión, ya que el propósito de estos leds es fundamentalmente iluminar, es importante que estos encapsulados no absorban de ninguna manera la luz emitida.

Coloreados o tinted: Similar al anterior pero coloreado con el color de emisión de sustrato similar al vidrio de algunas botellas, se usa principalmente en leds de mediana potencia y/o donde sea necesario identificar el color del led aun apagado.

Difuso o difused: Estos leds tiene un aspecto más opacos que el anterior y están coloreados con el color de emisión, poseen pequeñas partículas en suspensión de tamaño microscópicos que son las encargadas de desviar la luz, este tipo de encapsulado le quita mucho brillo al led pero le agrega mucho ángulo de visión ya que los múltiples rebotes de la luz dentro del encapsulo le otorgan un brillo muy parejo sobre casi todos los ángulos prácticos de visión.

Lechosos o Milky: Este tipo de encapsulado es un tipo difuso pero sin colorear, estos encapsulado son muy utilizados en leds bicolores o multicolores. El led bicolor es en realidad un led doble con un cátodo común y dos ánodos (3 terminales) o dos led colocados en contraposición (2 terminales). Generalmente el primer caso con leds rojo y verde es el más común aunque existen otras combinaciones incluso con más colores.

Es muy importante hacer notar que en todos los casos el sustrato del led es el que determina el color de emisión y no el encapsulado. Un encapsulado con frecuencia de paso distinta a la frecuencia de emisión del sustrato solo lograría filtrar la luz del led, bajando así su brillo aparente al igual que todo objeto colocado delante de él.

TECNOLOGÍA LED

En corriente continua (CC), todos los diodos emiten cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan; es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía), emitiendo fotones en el proceso. Indudablemente, por ende, su color dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los leds e IRED (diodos infrarrojos), además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 14

Page 15: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para longitudes de onda cada vez menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los años noventa por ShujiNakamura, añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que permitió (por combinación de los mismos) la obtención de luz blanca. El diodo de seleniuro de zinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito de la tecnología led son los diodos ultravioleta, que se han empleado con éxito en la producción de luz negra para iluminar materiales fluorescentes.

Tanto los diodos azules como los ultravioletas son caros respecto de los más comunes (rojo, verde, amarillo e infrarrojo), siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.

Los leds

comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 vatio para uso continuo; estos diodos tienen matrices semiconductoras de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan aletas metálicas para disipar el calor generado por efecto Joule.

Hoy en día, se están desarrollando y empezando a comercializar leds con prestaciones muy superiores a las de hace unos años y con un futuro prometedor en diversos campos, incluso en aplicaciones generales de iluminación. Como ejemplo, se puede destacar que NichiaCorporation ha desarrollado leds de luz blanca con una eficiencia luminosa de 150 lm/W, utilizando para ello una corriente de polarización directa de 20 miliamperios (mA). Esta eficiencia, comparada con otras fuentes de luz solamente en términos de rendimiento, es aproximadamente 1,7 veces superior a la de la lámpara fluorescente con prestaciones de color altas (90 lm/W) y aproximadamente 11,5 veces la de una lámpara incandescente (13 lm/W). Su eficiencia es incluso más alta que la de la lámpara de vapor de sodio de alta presión (132 lm/W), que está considerada como una de las fuentes de luz más eficientes.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 15

Page 16: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 16

Page 17: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

El comienzo del siglo XXI ha visto aparecer los diodos OLED (leds orgánicos), fabricados con materiales polímeros orgánicos semiconductores. Aunque la eficiencia lograda con estos dispositivos está lejos de la de los diodos inorgánicos, y son biodegradables, su fabricación promete ser considerablemente más barata que la de aquellos, siendo además posible depositar gran cantidad de diodos sobre cualquier superficie empleando técnicas de pintado para crear pantallas en color.

El OLED (OrganicLight-EmittingDiode: ‘Diodo Orgánico de Emisión de Luz’) es un diodo basado en una capa electroluminiscente que está formada por una película de componentes orgánicos, y que reaccionan a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

No se puede hablar realmente de una tecnología OLED, sino más bien de tecnologías basadas en OLED, ya que son varias las que hay, dependiendo del soporte y finalidad a la que vayan destinados.

Su aplicación es realmente amplia, mucho más que, en el caso que nos ocupa (su aplicación en el mundo de la informática), cualquier otra tecnología existente.

Pero además, las tecnologías basadas en OLED no solo tienen una aplicación puramente como pantallas reproductoras de imagen, sino que su horizonte se amplía al campo de la iluminación, privacidad y otros múltiples usos que se le pueda dar.Las ventajas de esta nueva tecnología son enormes, pero también tiene una serie de inconvenientes, aunque la mayoría de estos son totalmente circunstanciales, y desaparecerán en unos casos conforme se siga investigando en este campo y en otros conforme vaya aumentando su uso y producción.

Una solución tecnológica que pretende aprovechar las ventajas de la eficiencia alta de los leds típicos (hechos con materiales inorgánicos principalmente) y los costes menores de los OLED (derivados del uso de materiales orgánicos) son los Sistemas de Iluminación Híbridos (Orgánicos/Inorgánicos) basados en diodos emisores de luz. Dos ejemplos de este tipo de solución tecnológica los está intentado comercializar la empresa Cyberlux con los nombres de HWL (Hybrid White Light: ‘luz blanca híbrida’) y HML (Hybrid Multicolor Light: ‘luz multicolor híbrida’), cuyo resultado puede producir sistemas de iluminación mucho más eficientes y con un coste menor que los actuales.

APLICACIONES

Los diodos infrarrojos se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc., y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta.

Los led son muy empleados en todo tipo de indicadores de estado (encendido y apagado) en dispositivos de señalización (de tráfico, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo es el del NASDAQ, el cual tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square de Manhattan). También se

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 17

Page 18: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras led. El uso de lámparas led en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lámpara incandescente y la fluorescente, presenta indudables ventajas, particularmente su larga vida útil, su menor fragilidad y la menor disipación de energía, además de que, para el mismo rendimiento luminoso, producen la luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento. Los led blancos son el desarrollo más reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más eficientes desde un punto de vista energético. También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.

EXHIBIDORES LED Y CARTELES

Atraen la atención del público a su logo o marca. Muy bajo consumo Libre de mantenimiento No generan prácticamente calor Efectos secuenciales programables por microprocesador Efectos audiorritmicos ideal para locales bailables Costo accesible ideal para venta masiva

SEMÁFORO LED – SEMÁFOROS A LEDS PARA USO VIAL

Semáforos led en 200 y 300 mm.Modelos de 220 volts y 12 Volts.Modelos con destellados programable incluidoLeds específicos de tráfico (cumple norma Americana, CEE y Argentina)Ventajas: Bajo consumo, alto brillo y larga vida útil (>100.000 horas)Ideal para señalamiento autónomo en combinación con paneles solares.

Características:

Muy bajo consumo, del 5 al 15 % de su similar con lámparas incandescentes Mínimo mantenimiento. Hasta 10 años de vida útil Simple recambio Reemplazo directo de ópticas Condición neutral cuando está apagado Lente incoloro. No tiene efecto de luz fantasma causada por luz solar Cierre hermético contra el polvo y la humedad Señalización luminosa uniforme Alto contraste con luz solar Mejor visión a elevadas distancias Unidad Óptica sellada Leds de última tecnología, con gran luminosidad Certificado ISO 9002. Un led quemado solo representa

una pérdida porcentual de la luz total Importante ángulo de visión Cumple normas Americanas de la CEE y Argentinas

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 18

Page 19: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

En vez de una sola lámpara incandescente, los nuevos semáforos Led están compuestos de muchas pequeñas lámparas leds montadas en una sola unidad. Todos los puntos luminosos juntos forman una lámpara led más brillante que la lámpara incandescente y es un 80% más eficiente en el ahorro de la energía.

Mientras que las tradicionales lámparas incandescentes de semáforo consumen entre 69 y 150 Watts, cada lámpara led consume entre 10 y 25 Watts, dependiendo del tamaño, el color y el tipo.

Los leds también proveen otros beneficios efectivos en costo. Cuando una lámpara incandescente falla, se quema del todo y necesita ser reemplazada cada 6 meses a un año. Por otro lado los puntos luminosos generados por cada led individual, no se queman al mismo tiempo, además que los leds pueden tener una vida útil de hasta 10 años. Menos lámparas de semáforo quemadas significan intersecciones más seguras, una importante mejora en la seguridad pública. Las agencias del gobierno que han instalado leds han descubierto ahorros adicionales en el mantenimiento y costo de reemplazo de lámparas debido a que los operarios de calle no necesitan reemplazar lámparas quemadas tan a menudo. Como una característica adicional a la seguridad, los semáforos leds son más visibles en la niebla.

CARTEL TEXTO PASANTE RJ780-4

Funcionamiento stand alone Programación directa por teclado de PC o soft bajo Windows 3 tipografías y memoria para 64

mensajes. Fuente switching incluida lo que le permite una alimentación de 10 a 30 Vdc. Construcción robusta apta para vehículos en movimiento. Leds de alto brillo para uso exterior. Opcional color amarillo o ámbar

LINTERNAS LED

Resultan muy útiles para el hogar o para llevarlas en el automóvil. También para usos deportivos y en la minería, gracias a su luz clara y potente así como a su reducido consumo.

CONEXIÓN

Para conectar leds de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectado al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no exceda los límites admisibles, lo que dañaría irreversiblemente al led. (Esto se puede hacer de manera sencilla con una resistencia R en serie con los leds). Unos circuitos sencillos que muestran cómo polarizar directamente leds son los siguientes:

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 19

Page 20: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

La diferencia de potencial varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el color y la potencia soportada. En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de diferencia de potencia:

Rojo = 1,8 a 2,2 voltios. Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios. Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios. Verde = 2 a 3,5 voltios. Azul = 3,5 a 3,8 voltios. Blanco = 3,6 voltios.

Luego mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada para la tensión de la fuente VFUENTE que utilicemos.

El término I, en la fórmula, se refiere al valor de corriente para la intensidad luminosa que necesitamos. Lo común es de 10 miliamperios para leds de baja luminosidad y 20 mA para leds de alta luminosidad; un valor superior puede inutilizar el led o reducir de manera considerable su tiempo de vida.

Otros leds de una mayor capacidad de corriente conocidos como leds de potencia (1 W, 3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750 mA o incluso a 1000 mA dependiendo de las características opto-eléctricas dadas por el fabricante.

Cabe recordar que también pueden conectarse varios en serie, sumándose las diferencias de potencial en cada uno. También se pueden hacer configuraciones en paralelo, aunque este tipo de configuraciones no son muy recomendadas para diseños de circuitos con leds eficientes.

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 20

Page 21: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

LEDS VS OTRAS FUENTES DE ILUMINACIÓN

Los LED ofrecen muchas ventajas frente a las bombillas tradicionales. La importancia de dichas ventajas dependerá de su aplicación específica. Sus ventajas son:

Larga duración. Bajo coste de mantenimiento. Más eficiencia que las lámparas incandescentes y

las halógenas. Encendido instantáneo. Completamente graduable sin variación de color. Emisión directa de luces de colores sin necesidad de

filtros. Gama completa de colores. Control dinámico del color y puntos blancos

ajustables. Libertad total de diseño con luces invisibles. Colores intensos, saturados. Luz direccionada para sistemas más eficaces. Iluminación fuerte, a prueba de vibraciones. Sin mercurio Sin irradiaciones de infrarrojos o ultravioletas en la

luz visible.

DIAGRAMA DE BLOQUES

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 21

Page 22: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

BLOQUE 1: REDUCTOR DE VOLTAJE.

BLOQUE 2: PUENTE DE DIODOS RECTIFICADORES.

En este bloque es rectificar la corriente alterna a corriente continua.

BLOQUE 3: UNIDAD DE DISMINUCION, RUIDO Y REGULADOR DE VOLTAJE.

En esta unidad es pretende disminuir el ruido o riple y regular el voltaje con una resistencia, la misma que entrega al bloque de diodos el voltaje necesario y no un voltaje mayor ya que los leds tienen un intervalo de funcionamiento respecto a cierto voltaje.

BLOQUE 4: UNIDAD DE SALIDA

Lo que más se pretende en la unidad de salida es proteger contra un corto circuito al sistema de leds y componentes.

SIMULACION DEL CIRCUITO LED

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 22

Page 23: Foco de Diodos Led

C2

22u

BR1

AC

Vol

ts

+131

R1

1000k

C1

330n

D1

3V 20mA

D2

3V

D3

3V

D4

3V

D5

3V

D6

3V

D7

3V D8

3V

D9

3V

D10

3V

D11

3V

D12

3V

D13

3V

D14

3V

D15

3V

D16

3V

D17

3V

D18

3V

D19

3V

D20

3V

D21

3V

D22

3V D23

3V

D24

3V

D25

3V

D26

3V

D27

3V

D28

3V

D29

3V

R3

220

mA

-12.7

Vol

ts

+88.0

AC

Vol

ts

+220

R2

5k

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

LISTADO DE MATERIALES Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I

23

Page 24: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

1 Resistor de 5kΩ - 1/2W

1 Resistor de 220Ω - 2W

1 Resistor de 1MΩ - 1/2W

1 Condensador Polyester:0.330nF - 400V

CARACTERÍSTICAS

Capacitancia amplia, tamaño pequeño y ligero. Efecto autorregenerable. Excelente y confiabilidad muy alta. Variaciones de alto voltaje intactos. Es ampliamente utilizado en el filtro (como es nuestro

caso), supresión del ruido, por el paso y los circuitos de acoplador.Por ejemplo: iluminación, lastres, transformadores, etc.

1 Condensador Electrolítico: 22uF - 400V

CARACTERÍSTICAS

Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos.

Temperatura de funcionamiento: - 40 a +105 grados de Celsius (6.3 a 100V) y - 25 a +105 grados de Celsius (160 a 450V)

Voltaje clasificado: 6.3 a 450V Capacitancia nominal: 0.1 a 15,000uF Tolerancia de la capacitancia: el <=20% (20

grados de Celsius, 120Hz) Factor de disipación (25 grados de Celsius,

120Hz) Sobre 1,000uF, 0.02 se agrega a cada aumento 1,000uF

4 Diodos 1N4007

El diodo 1N4007 se utiliza cuando se conectan cargas con importantes componentes inductivas y es para que absorber los picos de contra tensión que se puedan producir debido a los transitorios. La característica principal a la hora de elegir este elemento será la tensión inversa que es capaz de soportar y además que debe cumplir los mismos requerimientos que el sistema para ello hemos elegido el diodo 1N4007 para crear nuestro puente de diodos.

CARACTERÍSTICAS

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 24

Page 25: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

29 Diodos LED brillantes

El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica . Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el led es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un led es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.

Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el led y evitar que este se pueda dañar; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Los Valores típicos de corriente directa de polarización de un led están comprendidos entre los 10 y 20 mA en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 mA para los otros led. Los diodos led tienen enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. Para la protección del led en caso haya picos inesperados que puedan dañarlo. Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio común.

En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 25

Page 26: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

PROBLEMAS SOLUCIONES

Polaridad de los diodos al formar los circuitos,ya que con son diodos y se respetan que van en una sola direccion de anodo a catodo (positivo a negativo)

No ensendio los focos led al probrar el circuito.

En la simulacion los diodos tenian defectos (prendian y apagaban) y depues de cierto tiempo se apagaban totalmente.

Hubo corto circuito.

Hubo toques con corriente alterna a la hora de encender el circuito,

Quemado de leds.

Normalmente en un led la patita mas larga es el anodo y la corta el catodo, se puede diferenciar sin necesidad de un instrumento.

Uno de los led no fue puesto corretamente, vereficamos uno por uno la polaridad correcta.

Lo que sucedió fue q la resistencia enserie con los leds tenia un valor muy alto.

Esto se debia a que no aislamos bien los cables y hubo unos roses y por ende varia todo el esquema de circuito, hay casos donde necesariamente se deben de hacer puentes para no tocar cierto cables.

Debemos tomar mas preacuciones con el circuito ya q no estamos trabjando con tensiones bajas, se esta trabajando con 220v de alterna y podría haber cualquier daño a nuestra persona.

La resistencia en serie con los leds fue muy baja. El voltaje para la serie de leds sobrepasaba lo requerido lo cual, unos led no soportaron el exceso de voltaje, quemaron.

PROBLEMAS Y SOLUCIONES

IMAGENES DEL PROYECTO

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 26

Page 27: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 27

Page 28: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 28

Page 29: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 29

Page 30: Foco de Diodos Led

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

BIBLIOGRAFIA

CIRCUITOS ELECTRICOS. RICHARD DORF- JAMESA SVOBODA CIRCUITOS ELECTRICOS. SADIKU FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS. BELL, D.A. htpp://virtual.alfaomega.com.mx es.wikipedia.org/wiki/Led www.leds-c4.com/ www.osram.com.pe/osram_pe/...el...LED/...LEDS/index.html http://infoleds.wordpress.com/historia-de-los-leds/ http://infoleds.wordpress.com/aplicaciones-de-los-leds-ii/

Foco de diodos Led – Circuitos Eléctricos I 30