➤¿Cómo funciona un LED?

Seguramente conoces los LEDs, e incluso probablemente los has utilizado, pero ¿sabes qué es un LED, sabes como funciona un LED? Un LED (por las siglas en inglés de Light Emitting Diode), es un Diodo Emisor de Luz, esto es una unión de dos materiales semiconductores, los semiconductores son materiales que no son ni un buen conductor ni tampoco un buen aislante, se comportan como ambos, solamente conducen electricidad cuando un voltaje suficiente se le aplica en la forma correcta. Esta característica la aprovechan con el LED.

¿Qué es un LED?

El LED está compuesto por dos partes, un material tipo N y un material tipo P; sin entrar mucho en detalles, el material tipo P lo podemos considerar como la parte positiva y el tipo N como la negativa (aunque no lo son realmente), entonces a la parte P le llamaremos Cátodo y a la parte N Ánodo:

Diagrama esquemático de un LED
DIagrama de un LED

Normalmente ubicamos las partes por el tamaño de las patitas, la más larga el positivo y la más corta el negativo, pero ¿qué pasaría si se cortan al mismo tamaño? Yo te recomiendo que te fijes en lo siguiente, todos los LEDs, tienen una muesca plana, esta indica la parte negativa (cátodo). O también puedes fijarte en el interior, la parte más grande es la negativa.

Cuando se le aplica una corriente en polarización en directa; es decir, de ánodo a cátodo, los electrones atraviesan la unión de ambos materiales desde el N al P, al ocurrir esto, los electrones liberan energía en forma de fotones, luz. Como la unión de ambos materiales está expuesta, se deja a la vista, por lo que siempre podrás observar que los LEDs tienen una capucha o cápsula transparente, entre más expuesta esté la unión, más luz podrá generar hacia el exterior. Este proceso se conoce como electroluminiscencia.

Entonces, para que un LED se comporte como conductor de electricidad, necesita que se le apliquen mas de 0.7 V en polarización directa, esto es, un voltaje de corriente directa, pero esto no significa que con esa cantidad de energía el LED desprenderá luz. Entonces, ¿cuánto voltaje necesita el LED para encender?

¿Te está gustando este artículo?

Te invito a descargar totalmente gratis la Guía de Inicio en Arduino

Encontrarás mucha información extra, conceptos y sobre todo podrás llevarla contigo en todo momento

¿Cuánto voltaje necesitan los LEDs para encender?

Cuando se fabrican los LEDs, se manipulan los materiales tipo P y N para que cuando se le aplique una corriente específica, emitan luz en una longitud de onda específica, y esto para el ojo humano representa un color. Incluso se pueden fabricar LEDs que emitan luz en el rango no visible de la luz como el infrarrojo.

Entonces la cantidad de energía (voltaje) que se le debe aplicar a un LED para que emita luz va a depender del color. Puede variar entre 1.2 V y 3.2 V según el material, incluso hay LEDs que necesitan más. Es por esto que debemos averiguar si es posible, el fabricante y modelo para consultar su hoja de especificaciones técnicas y elegir correctamente el voltaje. Pero no te preocupes no es necesario ser tan preciso en nuestros diseños, ahorita te explico porqué.

La cantidad de luz que emite un LED depende no solo del voltaje, sino que depende de la corriente eléctrica que pasa a través de él. Si recibe más corriente, más luz; menos corriente, menos luz.

Aquí es importante hacer una pausa, ¿qué es voltaje y corriente? Quizá ya lo has escuchado, pero en términos básicos:

Voltaje es la cantidad de carga que se aplica a un circuito, y corriente es la velocidad con la que se aplica esa carga al circuito.

Volvamos al LED. ¿Cómo modifico la corriente para ajustar la luz? Bien fácil, con la ley universal de las ciencias eléctricas: la Ley de Ohm.

Esta ley dice que el voltaje es igual a la multiplicación de la corriente por la resistencia. Y la resistencia ya sabes que es la propiedad que tienen los materiales de oponerse a la corriente eléctrica. Esto se representa con la siguiente ecuación

donde V es el voltaje, I es la corriente y R es la resistencia

Por lo que si aumentamos el voltaje también aumentará la corriente si mantenemos la resistencia fija. O por el contrario, si mantenemos el voltaje fijo y bajamos la resistencia, la corriente aumenta.

Si quieres aprender más sobre estos conceptos, deja tu comentario y haré un video con más detalles de esto.

Para controlar la corriente es necesario realizar algunos pequeños cálculos, ni te preocupes con la calculadora de tu celular es más que suficiente, nada del trinomio cuadrado perfecto de la escuela 😉

Fíjate, necesitamos entonces dos cosas: una resistencia y una fuente de voltaje, normalmente la fuente de voltaje nosotros la proponemos.

Pero también tenemos que fijarnos si es de alta luminiscencia o baja, porque esto cambiará un poco. También tenemos que saber a cuánta corriente el LED emite la máxima luz. Puedes tomar como una referencia general, que el LED necesitará de 10mA (0.010 A) y alrededor de 2.5 V. Siguiendo el circuito mostrado en la imagen siguiente, es necesario agregar una resistencia y elegir su valor para asegurar los parámetros del LED.

Normalmente, nosotros elegimos el voltaje. Si estás alimentando tu circuito con una fuente de 5V (que es lo más típico) entonces la resistencia tendrá que ser:

La resta se debe a que en un circuito en serie, el voltaje de la fuente se reparte entre sus elementos, por lo tanto, el voltaje de la resistencia es 5 volts de la fuente «menos» 2.5 volts del LED.

Necesitamos una resistencia de 250 Ω (Ohms), pero esta resistencia no es tan fácil de conseguir, pero sí una de 220 Ω, que sería de los colores rojo, rojo y café. Esto nos dará una corriente real de

(11.36 mA), no importa que se pase un poco, no le pasará nada al LED, pero con esto aseguramos que el LED recibirá suficiente corriente para encender al máximo.

Si queremos que la intensidad del LED disminuya, entonces tendremos que aumentar la resistencia, para que disminuya la corriente. Estos ejemplos los podrás observar en el video del inicio del artículo.

¿Qué resistencia necesito si conecto varios LEDs?

Algunas veces necesitamos agregar más de un LED para crear una lámpara, o combinar colores. Bueno, el análisis es similar. Si ocupamos un circuito en serie, el voltaje total de la fuente se repartirá.

Supongamos que necesitamos encender 3 LEDs al mismo tiempo, y suponiendo que son de color azul y cada uno necesita 2.5 V.

Entonces el cálculo de la resistencia nos quedará así (solo necesitaremos una, ya que la corriente en todo el circuito en serie siempre es la misma para todos):

Como bien puedes observar, nos hace falta voltaje… entonces no nos alcanzará la fuente de 5V 😢

No te preocupes, ahora es donde vamos por otra fuente, por ejemplo yo lo probaré con una de 12 V:

Necesitamos una resistencia de 450Ω (amarilla, verde, café), o cualquier otra cercana a este valor, y te quedaría algo así:

Circuito de la simulación de tres LEDs en serie.
Simulación de los tres LEDs.

La imagen anterior fue extraída de un simulador de circuitos eléctricos/electrónicos, si quieres saber más te recomiendo mirar el video del inicio de este artículo

Ahora ya no hay pretexto, ya sabes qué es un LED, cómo funciona y cómo elegir la resistencia adecuada. Ahora te dejo a ti que experimentes, agregues todos los LEDs que necesites para tus proyectos. Recuerda visitar el artículo donde te explico a utilizar un LED RGB, que son tres unidos en un mismo componente para generar muchos colores.


Qué te ha parecido este artículo, déjame tus comentarios, dudas, sugerencias y sobre todo platícame donde has aplicado el uso de los LEDs, o dónde te gustaría utilizarlos.

Hasta la próxima!

Recuerda visitar nuestras redes sociales

Etiquetas:

Deja un comentario