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sábado, 9 de marzo de 2013

Todo sobre LED's


Todos hemos ido por la calle y hemos visto esas luces de colores brillantes y elegantes: los LED’s.



Los podemos encontrar en dispositivos electrónicos para indicar un estado (por ejemplo, encendido o apagado), juguetes, semáforos, etc. Recientemente, la aparición de los LEDs blancos ultrabrillantes les han abierto el mercado en aplicaciones de iluminación por su alta eficiencia energética.

¿Cómo funciona?

Un LED (del inglés light emmiting diode) es un tipo de díodo. Los diodos son dispositivos que se caracterizan por dejar pasar la corriente en un solo sentido. Cuándo se aplica una tensión suficiente a un LED, la corriente fluye a través de él y la energía se libera en forma de fotones de luz. La energía contenida en un fotón de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, a su color.

La anatomía del LED

Los LED’s más comunes son los de dos patas:



El Ánodo se conecta dónde tengamos más voltaje, y el cátodo dónde haya menos. La corriente fluye en una dirección, desde el ánodo (positivo) al cátodo (negativo).

¿En qué formas podemos encontrar LED’s?

Podemos encontrar LEDs de muchas formas y colores diferentes. Por ejemplo, podemos clasificar los LED’s  según el diámetro (3mm, 5mm, 10mm), o según el color.



Leds de 3mm: Son los más pequeños pero menos brillantes que los de 5mm. Se usan para indicación (encendido / apagado)

Leds de 5mm: Son los más brillantes y los más típicos. Se usan para iluminación.

Leds de 10mm : Son los más grandes y menos comunes y pueden ser usados para indicación e iluminación.

El color que emiten los LEDs depende del material que están hechos:





Y también cambia la tensión necesaria para hacer que se pinte el LED. Por ejemplo, para un LED rojo, necesitaremos aplicarle una tensión de 1,8V, mientras que para uno azul, necesitaremos hasta 3,6V.
¿Qué LED compro?

En cuanto al tamaño, cuanto mayor sea el diámetro del LED, mayor visibilidad tendrá el mismo, pero en cambio también pesarán un poco más.
En cuanto al brillo, si pensamos en aplicaciones de iluminación tendremos que hacernos con LED’s de almenos 5mm, y si pensamos en aplicaciones dónde el LED sirva de indicación, el apropiado es el LED de 3mm.





Ventajas de los LED

La popularidad de los LED no solo se debe a sus funcionalidades, sino también a un conjunto de ventajas que tratamos de enumerar:
1. Bajo coste.
2. Larga vida útil (> 50.000 horas).
3. Alta eficiencia energética, un led de baja luminosidad
consume < 13W.
4. Tamaño reducido.

Conexión de un LED a electricidad

Primero de todo, NUNCA CONECTAR UN LED SIN UN RESISTOR. Si no
conectamos el resistor, corremos el riesgo de destruir el LED,
especialmente aplicando altos voltajes.
Además conviene recordar que cuando lo conectemos a una fuente
de tensión:
El ánodo tiene que ir conectado al positivo de la fuente.
El cátodo a tierra.

Debemos conectar una resistencia. Si no conectamos la

resistencia, destruiremos el LED ya que haremos que pase

demasiada corriente a través del mismo.

En la hoja de características – datasheet en inglés-, nos

tiene que aparecer una curva V-I como la siguiente:



La región pintada en negro es la región en la cual opera el
LED, que quiere decir que si le aplicamos al LED una tensión y
una corriente dentro de la región pintada, funcionará sin
problemas.
Por ejemplo, supongamos que decidimos aplicar la tensión y
corriente que hemos pintado en rojo:
V= 1.8V
I= 20 mA
¿Qué resistor pongo?

Supongamos que tenemos una pila de 9Vdc y decidimos que el LED
opere bajo las condiciones anteriores. Qué resistor me hará
falta? La mejor manera es hacerlo siguiendo la ley de Ohm:



Vcc= I·R + Vled (1)
9=I·0.02·R+1.8
7.2=0.02·R
R = 7.2/0.02 = 360Ω
En Nuestro caso tenemos que poner una Resistencia de 360Ω.
Si ponemos un resistor menor, la intensidad aumentará y si
ponemos un resistor mayor, la intensidad bajará.

El brillo

El brillo que nos proporcione el led también es modificable
según la corriente que apliquemos en el LED. En el datasheet
del LED también podemos encontrar una curva como ésta:


Conexión de LED a Arduino

Finalmente, ahora haremos un experimento con 3 LED’s: Uno
de 10 mm azul, uno de 5mm rojo y uno de 3mm verde. Ya hemos visto que necesitaremos poner resistores en serie a cada LED, y calcularemos brevemente el valor que se necesitará por
cada uno:


Led Verde-> 200 Ohm

Led Rojo->  200 Ohm

Led Azul->  100 Ohm



En el ejemplo haremos que se incremente el brillo de los 3
leds (aumentando la intensidad por
medio de regular ciclos PWM), y luego decrementar el brillo de los 3 leds.
El esquema es el siguiente:



Código

Vamos a programar el siguiente código en Arduino que nos provocará un "fading" de los 3 LED's muy rápidamente:


////////////////////////////////////////////////////////////////
// www.opiron.com                                            ///
// by A.Girod @ girodanton@gmail.com                         ///  
// Codigo de fading de 3 LEDS rojo, verde y azul usando PWM  ///
/// Programa inspirado en el código de Clay Shirky           ///
////////////////////////////////////////////////////////////////


// Salidas
int Pinverde= 9;   // LED Verde conectado al pin 9
int Pinrojo = 10;  // LED Rojo conectado al pin 10
int Pinazul  = 11;  // LED Azul conectado al pin 11

// Variables para modular ciclos PWM
int Valverde   = 1; 
int Valrojo = 1;   
int Valazul  = 1;

int i = 0;     // Loop counter    

void setup()
{
  pinMode(Pinverde,OUTPUT);   //Definimos los pines como salidas
  pinMode(Pinrojo, OUTPUT);   
  pinMode(Pinazul, OUTPUT); 
}

void loop()
{
 for (i = 0; i < 255; i++) { // Incremento PWM, 0 es apagado y 255 es encendido
     Valverde+=1;
     Valrojo+=1;
     Valazul+=1;
     analogWrite(Pinverde, Valverde);   
     analogWrite(Pinrojo, Valrojo); 
     analogWrite(Pinazul, Valazul);  
     delay(1); // Esperamos 10ms    
  }
  for (i = 255; i > 0; i--) { // Decremento PWM, 0 es apagado y 255 es encendido
     Valverde-=1;
     Valrojo-=1;
     Valazul-=1;
     analogWrite(Pinverde, Valverde);   
     analogWrite(Pinrojo, Valrojo); 
     analogWrite(Pinazul, Valazul);  
     delay(1);           // Esperamos 10ms
  }
}
Finalmente, haremos otra pequeña prueba que consistirá en encender y apagar los 3 LEDs sin modular la corriente, como en el ejemplo "Blink" de Arduino.
////////////////////////////////////////////////////////////////
// www.opiron.com                                            ///
// by A.Girod @ girodanton@gmail.com                         ///  
// Codigo "Blink" a LEDS rojo, verde                         ///
/// Programa inspirado en el código ejemplo "Blink"          ///
////////////////////////////////////////////////////////////////

// Salidas
int Pinverde= 9;   // LED Verde conectado al pin 9
int Pinrojo = 10;  // LED Rojo conectado al pin 10
int Pinazul  = 11;  // LED Azul conectado al pin 11

void setup() {                
  pinMode(Pinverde,OUTPUT);   //Definimos los pines como salidas
  pinMode(Pinrojo, OUTPUT);   
  pinMode(Pinazul, OUTPUT); 
}

void loop() {
  digitalWrite(Pinverde, HIGH);   // encendemos los 3 leds
  digitalWrite(Pinrojo, HIGH);   
  digitalWrite(Pinazul, HIGH);  
  delay(500);              // esperamos medio segundo
  digitalWrite(Pinverde, LOW);    // apagamos los 3 leds
  digitalWrite(Pinrojo, LOW);    
  digitalWrite(Pinazul, LOW);    
  delay(500);              // esperamos medio segundo
}
Finalmente os dejamos con el video tutorial:
http://youtu.be/oflEuyRmmKU

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