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Proyectos con leds - como conectarlos
Como conectar leds.
Veremos los leds más usuales y después leds de potencia..
Primero lo básico:
Los leds son semiconductores que se iluminan (alumbran) con el paso de la corriente, se comportan como un diodo zener, ya que mantienen un voltaje entre sus patas, por ello no se pueden conectar sin una resistencia o limitador de corriente, el voltaje depende del tipo, variando incluso con el color.
Tienen polaridad, o bien hay que conocer donde conectar el positivo y negativo.
En los leds más comunes (5mm) la patilla más larga se conecta al positivo, también está marcado en el led con un corte al lado negativo.
Además en la mayoría el elemento interno más grande es el negativo.
Para conocer el voltaje de un leds lo mejor es utilizar la conexión básica con una resistencia de 1000 ohmios, alimentando el circuito con 9 o 12 voltios, y medirlo con un multímetro (tester):
Al aumentar la corriente cerca del máximo recomendado (±20mA) el voltaje entre las puntas aumenta un poco.
Cuando son varios la forma correcta es decir Ledes pero nadie lo usa.
Leds de alta luminosidad
Para un proyecto con leds de alta luminosidad en la actualidad se cuenta con varios tipos y diferentes potencias de leds.
Lo más común es definir los leds convencionales por el diámetro (mm) y los led de poder por su medida en potencia (Watts).
La mayoría de leds convencionales funcionan de 2 a poco más de 3 voltios y con una corriente de 20 mA en trabajo continuo. (3, 5 y10 mm). En este caso solamente cambia el encapsulado.
En versión de 5mm también existen leds de 100mA que por lo general no son comunes lo que cambia mucho la relación potencia - precio.
Para utilizar leds de mayor potencia debemos definir el voltaje y el consumo, por ejemplo muchos leds no superan los 3.5 voltios, entonces para utilizarlos con 12 voltios debemos conectarlos en serie y calcular el valor de una resistencia para su consumo, en ese momento es cuando son necesarias las especificaciones del fabricante, empecemos con ejemplos prácticos:
Calculando el valor de la resistencia limitadora.
Primero para sacar el máximo provecho a leds de alta luminosidad de 5mm.
Si tengo leds blancos, las especificaciones dice:
| Item | Condition | Min | Typ | Max | Unit |
|---|---|---|---|---|---|
| DC forward voltage | IF =20mA | 2,8 | 3,5 | 4 | V |
Esta es muy clara, entonces asumimos que mantienen 3.5 voltios entre sus patas,
y es para utilizar con 20mA. Si utilizamos un solo led con 12 voltios será:
12 Voltios - 3,5= 8,5.
Entonces R = 8,5 / .02
R=425 ohmios
entonces podemos utilizar 470 ohmios con confianza.
Pero si debemos conectar más leds podemos hacer series para no desperdiciar energía.
En este caso 2 leds en serie sería 7 voltios y para la resistencia quedan 5 voltios.
Entonces R= 5/.02
R=250 ohmios
y para ajustarnos al estándar 270 ohmios está bien.
Y podemos seguir conectando más leds hasta que el voltaje no sobrepase el de nuestra fuente de energía.
Al calcular nuestras resistencias limitadoras hay que saber que por lo general las fuentes no reguladas son de mucho más voltios de lo que indican y los automóviles pueden subir hasta 14 voltios.
Lo mejor es un limitador de corriente con transistores.
Aunque por lo general hay que hacer ajustes o verificar cada limitador, es bastante más eficiente que utilizar una resistencia limitadora
Y esto es mayormente apreciado cuando utilizamos leds de mayor potencia.
Primero veremos este limitador que realicé para 20 mA, por su poca potencia utilizo transistores C945 (Q1 y Q2),
la resistencia R1 es de 1000 ohmios (1K) y alimenta la base de Q1 para que entre en conducción (polarización), la corriente en R2 es "sensada" por Q2 a través de R3.
En este limitador utilizo 68 ohmios para R2, 390 ohmios para R3 y 470 ohmios y ajusta la corriente en 20 mA, al calentar Q2 la corriente baja, pero si calentamos Q1 no hay mucha variación por ser corregida por Q2.
Si bajamos el valor de R2 sube la corriente, igual con R4.
Al bajar el valor de R3 baja la corriente.
R1 debe conectarse directamente a la alimentación, no al colector de Q1 ya que produce lecturas erróneas.
Para probar el limitador conectamos los elementos con un amperímetro (escala 200 mA), en el lugar de los leds junto con una resistencia de 47 a 100 ohmios (Rp):
Con esta configuración podemos probar y conocer el funcionamiento de estos limitadores, probando algunos valores para tener bien claro que hacer en cada caso particular, aunque por lo general con transistores iguales es muy poco lo que varía.
Si vamos a utilizar este proyecto como salida de algún oscilador como el NE555 podemos conectar R1 a la salida del mismo y en caso de utilizar varios limitadores
(1 serie por limitador) podemos probar subiendo el valor de R1 para no sobrecargar la salida del circuito integrado.
Si queremos colocar limitadores en el positivo de la alimentación, podemos desarrollar el circuito complementario con transistores PNP:
En este ejemplo Q1 y Q2 son A733 (2SA733).
El funcionamiento es igual que el diseño anterior.
Estos limitadores de corriente pueden parecer innecesarios pero se nota su verdadero potencial cuando alimentamos los leds con voltajes altos y debemos colocar series de bastantes leds.
Para no desperdiciar mucha energía en calor se debe calcular que no sobre mucho voltaje en cada serie, primero conocer el voltaje de cada led y calculamos cuantos es lo más que podemos utilizar, por ejemplo:
Si por ejemplo tenemos leds blancos de 3 voltios, entonces 3 leds son para 9 voltios y desperdiciamos 3 voltios al usar 12 voltios, entonces no hay mucho desperdicio, pero si la fuente nos da 15 voltios podemos colocar uno más para no desperdiciar 6 voltios.
Estos detalles del desperdicio son más importantes al utilizar leds de alta potencia donde 3 voltios pueden significar varios vatios de desperdicio en calor.
En tiendas de electrónica, incluso en lugares donde venden accesorios para automoviles (tuning), venden cinta adhesiva que contiene series de 3 leds de alta luminosidad para utilizarse con 12 voltios.
El consumo de la cinta de la imagen es 60ma, ya que cada led es en realidad 3 leds en paralelo de 20mA cada uno.
Ya cuenta con las resistencias limitadoras para trabajar con 12 voltios.
Para comprarla por internet se puede buscar como "Cinta leds SMD 3M".
E12PW6C-O 
Led de 1vatio (1W), alrededor de 3.5 Voltios y una corriente máxima de 350mA.
Para alcanzar 1 vatio sería 290mA. (3.5V x 0.29=1.015W)
Entonces colocamos 3 leds en serie, donde sería necesario 10.5V para alimentar la serie, colocamos la resistencia limitadora calculándola de la siguiente forma:
Como en los automóviles en funcionamiento y las fuentes de alimentación por lo general están cerca de
14 voltios sería:
14 - 10.5 = 3.5 (3.5/.290 = 12 ohmios) y soportará 1 vatio por lo que debe ser de por lo menos 2W.
(Para 12 voltios regulados puede ser 5.6 ohmios)
Por los datos anteriores parece que con 14V lo mejor es conectar 4 leds en serie sin resistencia limitadora, que aunque en condiciones ideales funciona, hay mucho riesgo en caso de aumentar el voltaje de alimentación y con 12 voltios sería 3 voltios para cada uno, y con ese voltaje no produce suficiente potencia.
Veamos una gráfica del fabricante, de voltaje de alimentación vrs corriente o consumo.
Son llamados "driver para leds de potencia", hay que poner atención al voltaje de entrada y a la corriente de salida.
Antes de hacer pruebas debemos asegurarnos de todos los detalles para no dañar los leds.
Y tener a mano la información del fabricante.
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