Introducción a LED
Un LED o El diodo emisor de luz es un diodo de unión PN simple , fabricado en material con mayor barrera energética. A medida que se suministra el suministro a la unión del LED, los electrones se mueven desde la banda de valencia a la banda de conducción. Cuando el electrón pierde energía y vuelve a su estado original, se emite un fotón. Esta luz emitida está en la banda de frecuencia del rango de frecuencia visible de la luz.
LED
Este diodo simple emite luz cuando su unión p-n está polarizada por un voltaje tan bajo como 1 voltio. La mayoría de los LED funcionan entre 1,5 voltios y 2 voltios, pero los tipos de alto brillo, especialmente los LED blanco, azul y rosa, requieren 3 voltios para dar el máximo brillo. La corriente a través del LED debe limitarse a 20-30 miliamperios, de lo contrario, el dispositivo se quemará. Los LED blancos y azules pueden tolerar hasta 40 miliamperios de corriente.
Diodo emisor de luz - LED
El LED tiene un chip semiconductor compuesto por un compuesto de galio que tiene la propiedad de emitir fotones por influencia de la corriente. El chip está conectado a dos bornes para proporcionar voltaje de suministro. Todo el conjunto está encapsulado en una caja de epoxi con los terminales sobresaliendo. El cable largo del LED es positivo mientras que el cable corto es negativo. Originalmente, el semiconductor utilizado en el LED era fosfato de arseniuro de galio (GaAsP), mientras que el aeresnuro de galio y aluminio (GaAlAs) se utiliza hoy en día en LED de alto brillo. Los LED azules y blancos usan nitruro de indio y galio (InGaN), mientras que los LED multicolores usan diferentes combinaciones de materiales para producir diferentes colores. El LED blanco contiene un chip azul con fósforo inorgánico blanco. Cuando la luz azul incide en el fósforo, se emitirá luz blanca.
Los LED emiten luz basada en la electroluminiscencia. El material semiconductor en el LED tiene regiones de tipo P y de tipo N. La región p lleva cargas positivas llamadas agujeros, mientras que la región N libera electrones. El material emisor de fotones está intercalado entre las capas P y N. Cuando se aplica una diferencia de potencial entre las capas P y N, los electrones de la capa N se mueven hacia el material activo y se combinan con huecos. Esto libera energía en forma de luz del material activo. Según el tipo de material activo, se producirán diferentes colores.
8 tipos de LED y el material utilizado en ellos
1. Arseniuro de galio y aluminio - LED infrarrojos
2. Arseniuro de aluminio y galio, fosfuro de arseniuro de galio, fosfuro de galio - LED rojo
3. Fosfuro de galio de aluminio, nitruro de galio - LED verde
4. Fosfuro de galio de aluminio, fosfuro de arseniuro de galio, fosfuro de galio - LED amarillo
5. Fosfuro de aluminio, galio e indio - LED naranja
6. Nitruro de indio y galio, carburo de silicio, zafiro, selenuro de zinc - LED azul
7. Nitruro de galio indio a base de nitruro de galio - LED blanco
8. Nitruro de indio y galio, Nitruro de aluminio y galio - LED ultravioleta
8 parámetros LED
1. Flujo luminoso: es la cantidad de energía del LED y se mide en Lumen (lm) o Milli lumen (mlm).
2. Intensidad luminosa: es el flujo luminoso que cubre un área y se mide en términos de candelas (cd). El brillo del LED depende de la intensidad luminosa.
3. Eficacia luminosa - Indica la luz en relación al voltaje aplicado. Su unidad es lumen por vatio (lm w).
4. Voltaje directo (Vf): es la caída de voltaje en el LED. Va desde 1.8 voltios en LED rojo a 2.2 voltios en LED verde y amarillo. En LED azules y blancos, es de 3,2 voltios.
5. Corriente directa (Si): es la corriente máxima permitida a través del LED. Varía de 10 mA a 20 mA en LED ordinarios, mientras que de 20 mA a 40 mA en LED blancos y azules. Los LED de 1 vatio de alto brillo requieren de 100 a 350 miliamperios de corriente.
6. Ángulo de visión: también se denomina ángulo fuera del eje. Es la caída de la intensidad luminosa a la mitad del valor del eje. Esto da como resultado un brillo total en condiciones completas. Los LEDS de alto brillo tienen un ángulo de visión estrecho para que la luz se enfoque en un haz.
7. Nivel de energía: el nivel de energía en la salida de luz depende del voltaje aplicado y la carga en los electrones del semiconductor. El nivel de energía es E = qV donde q es la carga en los electrones y V es el voltaje aplicado. q es típicamente -1,6 × 1019 Joule.
8. Vataje del LED: es el voltaje directo multiplicado por la corriente directa. Si fluye un exceso de corriente a través del LED, su vida se reducirá. Por lo tanto, se utiliza una resistencia en serie, normalmente de 470 ohmios a 1 K, para limitar la corriente a través del LED.
La resistencia LED se puede seleccionar mediante la fórmula Vs - Vf / If. Donde Vs es el voltaje de entrada, Vf es el voltaje directo del LED e If es la corriente directa del LED.
Necesidad de suministro de CA para conducir LED
Para aplicaciones que involucran baja potencia, como en teléfonos móviles, es posible utilizar una fuente de CC para un LED. Sin embargo, para aplicaciones a gran escala como los semáforos que usan LED, en realidad es inconveniente usar CC. Esto se debe a que a medida que aumenta la distancia, la transmisión de potencia de CC contribuye a más pérdidas y también es bastante económico utilizar dispositivos para la conversión de CC a CC. Como resultado, es más adecuado utilizar una fuente de CA para aplicaciones de alta gama como el brillo de una gran cantidad de LED.
Condensador como limitador de voltaje CA
El capacitor tiene la propiedad de oponerse al cambio en el voltaje aplicado extrayendo o suministrando corriente del circuito, a medida que se cargan o descargan. La corriente a través del condensador se da como
I = CdV / dt
Donde C es capacitancia, dV / dt denota cambio de voltaje. I es la carga entre las placas por unidad de tiempo o la corriente.
La corriente a través de un condensador es una reacción contra el cambio de voltaje. Por lo tanto, para un voltaje instantáneo alto, la corriente es cero. En otras palabras, el voltaje retrasa la corriente en 90 grados. Esta propiedad del condensador lo hace utilizable como reductor de voltaje para la fuente de alimentación de CA. Sin embargo, esto depende del valor de capacitancia y la frecuencia. Cuanto mayor es la frecuencia y la capacitancia, menor es la reactancia.
Aplicación que implica el uso de la red de CA para impulsar el LED
Los diodos LED o emisores de luz se pueden operar directamente a través de la fuente de alimentación de CA simplemente usando la combinación de un condensador y una resistencia. El suministro principal de CA de 220 V se convierte en CA de bajo voltaje mediante un transformador. El condensador se utiliza como limitador de voltaje, mientras que la resistencia es el limitador de corriente. Los diodos con alto PIV (1000V) se utilizan para proteger los LED de alto voltaje.
Normalmente, la caída de voltaje en un LED blanco es de aproximadamente 1,5 V. Los LED están conectados en dos combinaciones en serie y en paralelo. Si se utilizan 12 LED en cada combinación, la caída de voltaje en la combinación de LED es de alrededor de 30 V. La resistencia actúa como un limitador de corriente y proporciona una caída de voltaje de aproximadamente 30 V. Por tanto, con la combinación de un condensador y una resistencia, es posible activar una serie de LED. El valor de la resistencia depende de la cantidad de LED utilizados. Dado que la clasificación del LED es de 15 mA, la corriente a través de cada LED será de 15 mA y la corriente total a través de los dos conjuntos de combinaciones de LED será de 30 mA, lo que provocará una caída de voltaje de 30 V en la resistencia de 1k.
Espero que tenga una idea sobre el concepto de LED operado por red si tiene alguna pregunta adicional sobre este tema o sobre el concepto de proyectos eléctricos y electrónicos, deje la sección de comentarios a continuación.
