Informe Laboratorio 3 Dos Columnas-.docx

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. CARACTERISTICAS Y USO APROPIADO DE LOS DIODOS EMISORES DE LUZ (LEDS)

Edwin Ferney Velandia Muñoz [email protected]

RESUMEN:

Este documento contiene los resultados prácticos, análisis teórico, y simulación respecto a la práctica de laboratorio número 3, concerniente al uso, características y manejo de un diodo led, de tal forma que mediante el análisis de resultados y datos obtenidos, se hace una comparación con la parte teórica, información encontrada en este documento, permitiendo el entendimiento del análisis teórico y real de un diodo led.

PALABRAS CLAVE:LED,voltaje típico, rectificador. 1. INTRODUCCION : Es primordial estar atentos a las características fundamentales en un diodo emisor de luz diodo LED, como su voltaje de caída típico, los valores máximos de circulación de corriente sobre los cuales trabaja, y el comportamiento que el diodo LED tiene al estar conectado en inversa o en directa, así teniendo en cuenta las principales características se procedió a tomar los datos prácticos y llevando un análisis matemático pertinente se procede a hacer comparación, para observar las diferencias encontradas entre los diferentes procesos , para una mayor comprensión del LED.

comercialmente se presenta en distintas formas, colores y tamaños; a diferencia de la forma tradicional de producir luz, el diodo LED no tiene un filamento como una lámpara o una bombilla, o un gas inerte, como algunas lámparas de luz de día en el mercado, este se basa en la propiedad de algunas materiales semiconductores, de emitir luz cuando son atravesados por una corriente eléctrica.

3.1 IDENTIFICACION DE LOS TERMINALES DE UN LED Existen varias formas de identificar los terminales de un diodo LED, entre ellas encontramos: 



2. EQUIPOS Y MATERIALES 2.1 EQUIPOS DE LABORATORIO            

Fuente de voltaje DC. Multímetro. Generador de señales. Osciloscopio. 2.2 MATERIALES 1 diodo LED blanco. 3 diodos LED rojos. 3 diodos LED verdes. 3 diodos LED azules. 6 resistencias de 220 Ω, ½ w. 1 resistencia de 340 Ω, ½ w. Cable para protoboard, 1 pelacables, 1 cortafríos.

3. EL DIODO LED El diodo LED es un dispositivo electrónico, que emite luz cuando pasa corriente a través de él, la corriente fluye de ánodo a cátodo, este se comporta como un diodo,



De forma visual, al ver el LED se observa que sus terminales, al compararlas tienen una diferencia de longitud, así el terminal más largo será el ánodo del LED, y el terminal más corto del LED será el cátodo. De forma práctica, se debe conectar el LED, sobre el protoboard en serie a una resistencia, que puede ser de 1000Ω, de tal forma que se asegura que la corriente que va a fluir a lo largo del LED va a ser muy pequeña para evitar el daño del LED, y se eleva la tensión a un voltio de tal forma que si el LED enciende se sabe que, el terminal del LED conectado al lado positivo de la fuente de alimentación será el ánodo, y el otro terminal será el cátodo, ahora si el diodo no llegase a encender, se debe ir aumentando el voltaje con una variación bastante pequeña, por ejemplo por el orden de los 0.3 voltios, y a cada variación se debe observar si el LED enciende, se varia entonces el voltaje evitando llegar a un valor de 3 voltios, si el LED no enciende entonces deducimos que la terminal conectada a la parte positiva de la fuente se trata del cátodo, y la otra terminal es el ánodo, y si queremos que este encienda, lo único que debemos hacer es volver a conectar el LED de tal forma que el ánodo esté conectado a la parte positiva de la fuente. Otra forma de comprobar las terminales de un LED, es mediante el multímetro , simplemente el multímetro tiene la opción para comprobar el LED, o diodo, entonces se debe girar la perilla del multímetro al símbolo que tiene de diodo, a continuación conectamos la sonda negra del multímetro al terminal común o borne COM, y

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. la sonda roja al borne con el signo de voltios, luego conectamos las otras dos puntas a las terminales del diodo LED, cada sonda a una terminal del LED, si el LED enciende, la terminal del LED conectada a la sonda del multímetro roja corresponderá al ánodo, y la otra corresponderá al cátodo, en tal caso que el diodo no encienda simplemente hay que intercambiar las ´puntas de las sondas.

emita luz visible es de 4 miliamperios y por precaución como máximo debe aplicarse 50 miliamperios. A continuación presento otras consideraciones a tener en cuenta para los diodos LED, datos que se encuentran en la Tabla 2.

3.2 CARACTERISTICAS DE LOS DIODOS LED Lo primero a poner en consideración es, que si la corriente aplicada es suficiente para que el diodo entre en conducción, este emitirá una cierta cantidad de luz, dependiendo de la cantidad de corriente y la temperatura del LED; dependiendo de la frecuencia de tensión aplicada a dicho LED, se observara el encendido y el apagado del LED teniendo en cuenta que los LED pueden trabajar a altas frecuencias. Como anteriormente se había dicho el diodo LED se comporta como un diodo rectificador pero su tensión umbral a diferencia de estos se encuentra entre 1,3 y 4 voltios, dependiendo del color del diodo, en la Tabla 1 se especifica la tensión umbra según el color de los diodos así.

Tabla 2. Color de LED

Infrarrojo

Rojo

Tabla1.Tension umbral según el color de cada diodo Color

Amarillo

Infrarrojo

Tensión en directo 1,3 voltios

Rojo

1,7 voltios

Verde

Naranja Amarillo

2,0 voltios 2,5 voltios

Azul

Verde

2,5 voltios

Azul

3 voltios

Esta valor de tensión es importante, para el diseño del circuito pues , generalmente este LED se conectara en serie a una resistencia, que limitara el paso de corriente a través del LED, al conocer dicha tensión en el LED se puede llegar a especificar, el valor de la resistencia según se aplique una determinada tensión al circuito, permitiendo que el diodo encienda, ahora cuando el LED se polariza en inverso este no encenderá, y se debe tener especial cuidado a la tensión aplicada, el voltaje que en ultimas va a estar en el LED, y la corriente que va a circular a través de el, de tal forma que no lo dañe, en directo la intensidad mínima para que un diodo LED

Te nsi ón en inv ers a 3 volt ios 3 volt ios

3 volt ios 3 volt ios 3 volt ios

I Ma x

Materiale s

Símbolo químico

150 mA

Arseniuro de Galio

Ga As

100 mA

Arseniuro de fosforo de galio

Ga As P

60 mA

Fosfuro de galio

Ga P

60 mA

Fosfuro de galio

Ga P

50 ma

Carburo de silicio

Si C

4. CIRCUITOS BASICOS PARA DIODOS LEDs

Tomando el circuito de la Figura 1, y haciendo un análisis matemático para el circuito, con el objetivo de encontrar la tensión aplicada a la resistencia, y así conocer la corriente que en verdad circula por el circuito.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

.

Entonces aplicando la ley Kirtchhoff para voltajes tenemos la Ec(1). VDIODO + Vresistencia = Vfuente (1) Entonces Vresistencia =

Vfuente - VDIODO

de los miliamperios, por ejemplo para el LED rojo este valor corresponde a 100 miliamperios que es la corriente máxima en directo que se le podría aplicar; ahora observando la Ec(3) detenidamente observamos que el valor de la resistencia es inversamente proporcional la corriente que va a circular por el circuito, entonces si deseásemos tener un valor de corriente pequeño en función de cuidar el LED, podríamos poner un valor de resistencia alto, ante todo cuidando que esta corriente no sea menor al valor mínimo, que se necesita para que el LED conduzca y así permitir que este se encienda, que dependerá del color de cada LED. Haciendo la parte práctica para nuestro circuito de la Figura 1, donde tomamos el valor de la fuente de voltaje DC, y el valor de la resistencia como 220Ω , montamos el circuito de la Figura 1 para el LED rojo , verde y azul; en la práctica nos arrojó los siguientes datos de la Tabla 3.

(2) La corriente que fluye a través del circuito es: I=

Vfuente − VDIODO 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

(3)

Esta ecuación nos arroja la corriente que circula por el diodo, entonces de aquí podemos deducir que si el valor de tensión de la fuente es muy grande, respecto de la resistencia que hemos puesto en el circuito, en ultimas vamos a dañar el LED, recordando que este acepta cierto rango de corriente que se encuentra sobre el orden Haciendo la simulación en proteus, utilizando el mismo valor de la fuente, y el mismo valor de la resistencia en la practica, según la Figura 2,obtuve los valores de tensión para los elementos del circuito, y la corriente que circula según la Tabla 4.

Tabla 3. Color del led

Voltaje de la fuente

Voltaje en el diodo

Voltaje en la resistencia

Corriente en el circuito

Rojo

5 voltios

1.950 voltios

3.05 voltios

15 x 10 -3 A

Verde

5 voltios

2.874 voltios

2.126 voltios

11.36X 10 3A

Azul

5 voltios

2.95 voltios

2.05 voltios

9.09X 10 -3 A

Figura 2. Simulación en proteus del circuito de la Figura 1.

Tabla 4.Datos según la simulación para el circuito de la Figura 1. Color del led

Voltaje de la fuente

Voltaje en el diodo

Voltaje en la resistencia

Corriente en el circuito

Rojo

5 voltios

1.74 voltios

3.26 voltios

14.8026 x 10 -3 A

Verde

5 voltios

2.53 voltios

2.47 voltios

11.253X 10 -3A

Azul

5 voltios

3.02 voltios

2.98 voltios

8.99105X 10 -3 A

El siguiente paso para el análisis práctico del circuito, es comenzar a variar la fuente de voltaje, y se tomó el

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. voltaje que caía sobre el diodo, entonces observamos, cuál era el voltaje mínimo en el diodo al cual el led encendía, datos que se encuentran en la Tabla 5. Tabla 5. Color del LED Rojo

Voltaje mínimo para el encendido del LED 1.513 voltios

Verde

1.94 voltios

Azul

2.24 voltios

Para la última parte tomamos el circuito original de la Figura 1 , y comenzamos a aumentar el valor de la fuente de voltaje, con el fin de hallar, el voltaje al cual el LED dejaba de funcionar, tomando el valor de la resistencia como 220Ω, sin embargo a medida que aumentábamos el valor del voltaje de entrada, veíamos como la resistencia se calentaba bastante, y al final no veíamos que el LED fallara, porque finalmente la resistencia, en ese valor en específico no nos permitía ver la falla del LED , toda la potencia se disipaba en la resistencia, y sin embargo no se obtenía, que la corriente que pasaba a través del LED fuese lo suficientemente grande como para fallar, entonces para el circuito de la FIGURA 1,simplemente se montó una resistencia del mismo valor en paralelo a la resistencia ya existente, d tal forma que nuestro nuevo valor de la resistencia del circuito fue de 110 Ω, entonces según la Ec(3), como la resistencia es inversamente proporcional a la corriente que circula obtenemos los datos para la tabla 6. Tabla 6. Color del LED

Voltaje al cual se daño

Rojo

31.33 voltios 28.7 voltios 31.83 voltios

Verde Azul

momento sobre el LED y el voltaje suministrado por la fuente de voltaje, entonces es interesante ver que los valores encontrados varían bastante, y también depende de la temperatura a la cual se encontraban los LED, temperatura ambiente para que los datos fuesen más fiables, sin embargo los valores varían bastante unos respecto de los otros. Se observó que a medida que se aumentaba el voltaje para los LED, buscando la falla de estos, la intensidad lumínica de cada una variaba mucho respecto del anterior, y también se evidencio que a medida que se aumentaba el voltaje de la fuente la luminosidad de cada LED aumentaba, pero llegaba un momento que no seguía este patrón y ya se mantenía estable. A demás quedaba una pregunta muy importante por responder, no sabíamos en la parte práctica que sucedía cuando un LED se dañaba, entonces lo que nosotros hicimos fue, al obtener la falla del LED, miramos si aún circulaba corriente por el circuito, y el resultado fue que en unos casos, aún seguía circulando la corriente es decir, el diodo no quedaba en circuito abierto, entonces a nivel general se podría decir que en la parte práctica, no siempre cuando el diodo se daña este quedaba fijo o en circuito abierto, puede suceder cualquiera de los dos eventos.

4.1 CIRCUITO BASICO PARA ENCENDIDO DE LEDS EN PARALELO Teniendo en cuenta el circuito de la figura 3, nosotros armamos el circuito sobre el protoboard en la parte práctica, conectando la fuente de voltaje en DC, y tomando como valor de referencia 1 voltio, como valor inicial de entrada, posteriormente se varió la fuente de voltaje aumentando cada vez en un voltio como estaba especificado, tomando nota de los voltaje que se encontraban en cada diodo ante cada cambio del valor de entrada de la fuente de voltaje, del circuito.

Corriente teórica que circula en el circuito ante el voltaje de falla 296.3 mA 262 mA 288.3 mA

Analizando los datos obtenidos se puede ver que, los datos prácticos de tensión mínima a la cual los LEDs permiten la circulación de la corriente en el circuito, y encienden, son mucho menores a los datos prácticos, y esto también sucedió para la corriente máxima que se encontró, de acuerdo al voltaje que estaba en ese

Figura 3. Circuito básico para encendido del LEDS en paralelo Los datos obtenidos en la parte práctica están registrados en la Tabla 7, y tomando según la Figura 3, a D1 como el LED rojo, D2 como el LED verde, y a D3 como el LED azul tenemos. Tabla 7. Valores prácticos Figura 3.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. Voltaje V1 [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Voltaje D1[v] 0.999 1.796 1.898 1.948 1.981 2.001 2.020 2.032 2.041

Voltaje D2[v] 0.9998 1.998 2.642 2.853 2.977 3.062 3.128 3.192 3.254

Voltaje D3 [v] 0.998 1.998 2.642 2.851 2.974 3.060 3.129 3.194 3.254

Realizando la simulación en proteus del circuito de la Figura 3, se varió la fuente de tensión en DC, variándola según los parámetros iniciales, un voltio por cada variación, tomando los valores obtenidos, de voltaje para cada LED.

encendieron al mismo tiempo, y esto tiene que ver con el voltaje mínimo requerido para que el LED permita el paso de corriente y se encienda, que se evidencia en la parte práctica y en la simulación, por ejemplo, en la parte práctica el LED rojo fue el primero en encender a los dos voltios y en la simulación ocurrió lo mismo, ya que en los dos casos superaba el voltaje mínimo requerido, en la parte práctica los LED encendieron a los 3 voltios sin excepción, evidenciando una ligera variación en la intensidad lumínica de cada LED, y aunque teóricamente el LED azul no había superado el voltaje mínimo requerido para encender, este prendió, pero en la parte de la simulación el voltaje estuvo muy cercano al que necesitaba. Al principio, al comparar los valores arrojados en la práctica y la simulación para la Figura 3, valores recopilados en la Tabla 7, Tabla 8, no hay una gran variación, pero a medida que el voltaje va aumentando se evidencia que los datos en la simulación ya no varían tanto como lo hacen los datos prácticos, aunque en los dos casos los valores de voltaje en los diodos siempre aumentaron según se iba aumentando al fuente de suministro del circuito.

4.2 CIRCUITO BASICO PARA ENCENDIDO DE LEDS EN SERIE

Figura 4.simulacion en proteus del circuito de la Figura 3 Tomando los valores arrojados en la simulación tomando los mismos parámetros iniciales obtenemos la Tabla 8.

Tomando el circuito de la Figura 4, se procedió a montarlo en el protobard con el fin de variar su voltaje de entrada comenzando en un voltio, y aumentado este voltaje en un voltio por cada variación hasta, llegar a los 12 voltios requeridos, se observó la variación lumínica de los LED y la forma como estos se comportaban ante el aumento de voltaje.

Tabla 8. Voltaje V1 [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Voltaje D1[v] 1 1.69 1.72 1.73 1.74 1.76 1.77 1.78 1.80

Voltaje D2[v] 1 1.99 2.49 2.52 2.53 2.55 2.56 2.57 2.59

Voltaje D3 [v] 1 1.99 2.90 3.00 3.02 3.04 3.05 3.07 3.08

Lo primero que se debe decir de la parte práctica, es que ante la variación de voltaje en la fuente de suministro se evidencia un cambio de intensidad en los LED, pero aún más importante no todos los LED

Figura 5. Circuito básico para encendido de leds en serie. Ante la variación de voltaje se tomó los valores de tensión en cada diodo, según la Figura 4 tomamos a D4 como el LED rojo, D5 como el LED verde y a D6 como el LED azul, comenzamos con un valor de un voltio de suministro al circuito, pero al intentar tomar dichos valores con el multímetros nos arrojaba valores negativos muy fluctuantes , entonces nos dimos cuenta que lo que sucedía era que los LED no estaban superando el valor mínimo de tensión requerido para su funcionamiento, entonces se decidió comenzar a tomar los valores desde los 4 voltios, donde nos

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. arrojaban las mediciones valores positivos y estables, con mayor fiabilidad en la precisión, así estos valores están consignados en la tabla 9.

Tabla 9. Datos prácticos para el circuito de la Figura 5 Voltaje V2 [V] 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Voltaje D4[v] 0.67 1.03 1.562 1.76 1.817 1.852 1.881 1.901 1.919

Voltaje D5[v] 0.167 1.874 2.106 2.385 2.562 2.676 2.763 2.824 2.873

Voltaje D6[v] 1.1 1.743 2.318 2.567 2.675 2.757 2.829 2.886 2.936

Ahora tomando el circuito de la Figura 6 donde hacemos la simulación para nuestro circuito de la Figura 5 y tomando los valores de voltaje en cada uno de los diodos, D4, D5, D6, para el LED rojo, verde, azul respectivamente.

Figura 6. Simulación en proteus para el circuito de la Figura 5. Los datos obtenidos mediante la simulación están en la Tabla 10: Tabla 10.datos de simulación para el circuito de la Figura 5

Voltaje V5 [V] 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Voltaje D4[v]

Voltaje D5[v]

Voltaje D6[v]

1.12

1.38

1.49

1.32

1.73

1.93

1.50

2.07

2.39

1.64

2.37

2.82

1.69

2.48

2.97

1.70

2.50

2.99

1.71

2.51

3.00

1.71

2.51

3.01

1.72

2.52

3.02

En la práctica se debía estar muy pendiente en el momento en que los LED encendían, pues en un principio la intensidad lumínica era muy baja, en el caso práctico los primeros LED en encender fueron el rojo y el verde, de ultimas encendió el LED azul, a los cuatro voltios de entrada al circuito por parte de la fuente, se evidencio el encendido de los diodos LED rojo y verde, y solo hasta los seis voltios encendió el LED de color azul , cosa que no sucedió en la simulación donde se vio intensidad lumínica hasta los siete voltios de entrada por parte de la fuente, pero en la simulación si se tuvo un comportamiento bastante parecido respecto de lo que sucedió en la práctica, si observamos la Tabla 9, los valores de tensión mínima , están por debajo de lo esperado para que los LED encienda, pero en la simulación se acerca más a un valor teórico ya que por ejemplo en la Tabla 10, tenemos un valor acertado de parte del LED rojo y los otros LED, que se encuentran en un valor bastante cercano del valor mínimo de funcionamiento , donde el LED permite el paso de corriente.

4.3 DIODOS EN CIRCUITOS AC Tomamos el circuito de la Figura 7, montándolo en la parte práctica sobre el protoboard según se evidencia en la Figura 8, entonces según el montaje no todos los LED estaban montados en la misma dirección entonces se tuvo en cuenta la polaridad existente, luego se procedió con el generador de señales , a darle una señal de entrada con frecuencia de 60 Hz, y observar que sucedía en cada diodo con el osciloscopio, luego nosotros variamos la frecuencia a 10 Hz , aunque en la práctica se pedía una amplitud de entrada de 10 voltios, el máximo de amplitud conseguido fue de 9.40 voltios, que fue una limitante durante la práctica, y se observó el comportamiento para el cambio de frecuencia. Luego se varia la frecuencia a 100 Hz, 1000 Hz, y 10000 Hz, observando para cada cambio de la frecuencia, el comportamiento sobre cada diodo en partícula.

Figura 7. Diodos en circuito AC

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

.

Figura 8. Montaje del circuito de la Figura 7sobre el protoboard

Figura 12. Simulacion señal en LED verde

Los resultados para la variación de frecuencia a una amplitud de voltaje entrada sinusoidal de 9.40 voltios de amplitud, sobre el LED ROJO los vemos reflejados en la Figura 9 y 10 donde comparamos, el comportamiento de la señal de entrada ante la frecuencia de 60 Hz y 10000 Hz.

Figura13. Forma de la señal en LED verde con frecuencia 60 Hz

Figura 9. Frecuencia de 60 Hz LED rojo

Figura 14.Simulacion señal en LED azul Figura 10. Frecuencia de 1000 Hz en LED rojo De primera mano observamos que el cambio en la frecuencia no repercute en el cambio del voltaje máximo en la señal que presenta el LED rojo, vemos que la frecuencia es la única que está variando, y eso repercute en la variación de la luz emitida en el LED, que nosotros observamos, entonces tan solo con ver estas graficas podemos concluir que se está rectificando la señal que se ve sobre el diodo, casi se puede ver una señal cuadrada, ahora voy a comparar la forma de la señal en cada diodo LED.

Figura15. Forma de la señal en LED verde con frecuencia 60 Hz

Figura 11. Forma de la señal en LED verde con frecuencia 60 Hz Figura 16.Simulacion señal en LED amarillo.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. Comparando los datos obtenidos de la forma de la señal en cada diodo obtenemos: Tabla 11.Comparacion entre los datos de tensión para Cada diodo en la simulación y en la parte practica

Práctica LED rojo Simulación LED rojo Práctica LED verde Simulación LED verde Práctica LED azul Simulación LED azul Práctica LED blanco Simulación LED amarillo

VMáxima [v] 2.20

Vrms[v]

2.15

2.06

3.04

2.28

2.175

2.06

2.04

2.28

2.17

2.06

3.04

2.28

2.18

2.06

2.06

De los datos, y la figuras comparadas para las distintas formas de tensión en cada diodo, obtenidas en la práctica y en la simulación; vemos ondas rectificadas para cada caso, observando que para los LED que se encuentran en el mismo sentido de polarización, obtenemos graficas bastante parecidas ya sea en la simulación o en la parte práctica , además al obtener estas similitudes los datos también son muy parecidos, entonces se podría decir que la forma de onda para cada diodo al visualizar la tensión respectiva, es parecida entre ellos. Es importante ver que en la simulación los valores no varían bastante respecto de la parte práctica, pero si se puede decir que hay una ligera variación de como el software representa el comportamiento del encendido, en particular para los LED, pues en la práctica a los 60 Hz nosotros podíamos ver el encendido de los LED, a diferencia del LED azul el cual en ninguno de los casos, ante la variación de la frecuencia llego a encender, si se analizan los datos se puede dar uno cuenta que esto es producto de que la caída de voltaje en ese LED en particular, según los datos prácticos y de simulación, no supera la tensión mínima para el encendido y no se acerca a este valor. Ahora, al variar la frecuencia del voltaje de entrada comenzando desde los 10 Hz, se puede dar uno cuenta que en ciertos momentos encendian ciertos LEDs, y estos iban variando en el encendido de forma recurrente, seguían un patrón; de lo cual se puede

decir que como la onda sinusoidal está variando entre los valores positivos y negativos , entonces ante esta variación en ciertos momentos los LED estarán en circuito abierto o cortocircuito, al estar polarizados en directa o en inversa , dependiendo de cómo se hallan puesto los LED , esta es la razón por la cual no todos los LED van a encender al mismo tiempo. También se observó que al disminuir la frecuencia se podía observar el apagado y encendido de los LED, sobre todo en la frecuencia de 10 Hz, pero al observar los LED en la frecuencia de 60 Hz se podía ver una ligera variación en la intensidad lumínica, alcanzaba a notarse como centelleaban los LED, pero para frecuencias más altas, ya no se observaba, era constante la intensidad de luz en el LED, se debe tener en cuenta que para frecuencias altas, no es que no se presente el encendido y apagado del LED, lo que sucede es que este sucede en un intervalo de tiempo tan pequeño que se hace imperceptible para el ojo humano, ahora para uso comercial el ideal es que no se note la variación de la intensidad lumínica ante el encendido y apagado del LED, para evitar el cansancio en el ojo. El último punto a tratar tenía que ver con la frecuencia mínima a la cual usted notaba el encendido y apagado del LED, cabe notar que esto depende de cada LED, pues dependiendo el color el LED trabaja a una determinada longitud de onda que se le está induciendo así, a 50 Hz el LED blanco y verde es perceptible el encendido y apagado pues la luz centellea , y para el LED rojo hay un menor margen en la percepción de este suceso, de tal forma que a 40 Hz se notaba el centelleo en la luz , que para nosotros indica una muestra de que el LED esta encendiendo y apagando. Para notar estas variaciones de forma correcta nosotros observamos el LED perpendicular a la superficie del LED que íbamos a observar, para no tener distorsión en la LUZ que estábamos observando por grados de inclinación, respecto de la luz que se estaba observando en el LED, este mismo procedimiento se aplicó para ver el mínimo voltaje al cual el LED encendía.

5. LAMPARA DETRECE LED Para el circuito de la figura 17, se puso el circuito simulándolo en proteus, tal cual aparece en la Figura 18 donde tememos trece LED, a los cuales la señal de entrada inicial se le hizo rectificaciones para que aquellos funcionen de forma adecuada, se debe tener en cuenta que esta rectificación de onda no se hace de cualquier forma ya que se debe tener en cuenta la barrera de potencial, presente en los trece LED,

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. suponiendo el valor individual para cada uno como 2.5 voltios.

Figura 17.Lampara de LEDs

sucia por lo que el sistema de iluminación con los LED, es bastante criticado en ese sentido, es cierto que ahorra energía , pero sobre la red de suministro, recae una potencia reactiva que inicialmente no estábamos considerando. Esta forma de onda ya tiene una amplitud de 18 voltios, y un voltaje RMS de 107 voltios en comparación con la señal de entrada que tenía una amplitud de 155 voltios y un valor RMS de 120 voltios, pero en esta parte del circuito todavía tenemos la onda como una señal en AC, si nosotros queremos mayor estabilidad en la onda entregada a los LED se debe observar la señal que nos esta entregando el puente rectificador, mediante los diodos. Al ver esta señal mediante el osciloscopio tenemos la siguiente forma de onda.

Figura 18.Montaje realizado en Proteus. Luego de montar mi circuito en Proteus, lo primero que hice fue mirar la señal de onda entregada al pasar por el primer capacitor en paralelo a la resistencia, entonces de la Figura 19 tenemos:

Figura 19. Forma de onda al paso del sistema RC

Entonces lo que tenemos aquí es un cambie de forma de la señal, teniendo en cuenta la forma de descarga del capacitor, y su capacidad de almacenamiento, todavía tenemos una caída de tensión considerable para entregarle esa salida a los LED, tal cual estamos teniendo esa forma de onda, es de resaltar que ante todo cambio de la forma de onda la señal del sistema, se hace más

Figura20. Señal entregada al ser rectificada por los LED De aquí nosotros podemos ver una rectificación de onda , y aunque no es la rectificación de la onda como tal de la entra sinusoidal, ya que la señal de onda estaba variada inicialmente mediante el capacitor inicial, el filtrado que en ultimas es para limitar la corriente que pasa por nuestro circuito, luego de pasar la señal por el puente de diodos, y obtener una rectificación, teniendo en cuenta que tenemos un paso por un segundo capacitor que nos limita el paso de la corriente, y que los LED funcionan con corrientes bastante pequeñas, y su falla esta al pasar corrientes sobre el orden de los 150 miliamperios. Es muy importante saber si el voltaje necesario para entregar a todos los LED, se está supliendo así que si consideramos la barrera de potencial de 2.5 voltios, por los trece voltios deben ser suministrados entonces 32.5 voltios, y no debe ser menos porque en ese caso no encenderían los LED de nuestro circuito, ahora teniendo en cuenta que se está entregando a la carga

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

. 33.4voltios de tal forma que concuerda con el valor pedido por los LED así que estamos sobre un rango aceptable. Para entender el funcionamiento de la lámpara LED también tome la corriente entregada por la fuente sinusoidal, para observar la forma que nos entrega presente en la Grafica 21, y la compare con la señal de la corriente entregada a los diodos LED, esta señal se encuentra en la gráfica 22 así.

La onda amarilla corresponde a la señal correspondiente al primer diodo LED, y la onda azul corresponde a la señal presente en el último LED, a primera vista no hay diferencia en la forma de la señal, pero si en sus valores específicos, que se encuentran en la Tabla 12. Tabla 12. Valor

V max V p-p T Figura 20. Señal de corriente entregada por la onda sinusoidal.

Figura 21. Señal entregada de corriente a los LED al ser rectificada y filtrada. Claramente la señal entregada es menos variable que la señal de corriente inicial y no guarda tantas variaciones que puedan afectar el correcto funcionamiento de los LED. Por ultimo compare las señales de tensión en el primer LED, y la señal de tensión que esta sobre el último LED presente en la Figura 22.

Figura 22. Señal de tensión en primer LED, y ultimo LED.

V rms

Primer LED 925 mv 2.92 v 8.50 ms 2.52 v

Ultimo LED 80 mv 245 mv 8.50 ms 2.52 v

De aquí nosotros observamos que las señales de tensión en cada LED tienen el mismo periodo, pero su voltaje máximo varia por ende los demás valores cambian , el voltaje máximo presente en el ultimo LED es pequeño respecto del primer LED, es asi que se podría decir que esto sucede porque en ultimas los LED, utilizan la señal aplicada para el total de los LED,es por esta razón que nosotros vemos esta diferencia en los valores de tensión de cada LED.