LED para principiantes

Este instructable muestra cómo conectar uno o más LED de forma básica y clara. ¿Nunca ha trabajado antes con LED y no sabe cómo usarlos? Está bien, yo tampoco.

*** Si ha conectado los LED antes, esta explicación puede parecer demasiado simplista. Considérate advertido. ***

Paso 1: Obtenga algunos LED

Así que no fui completamente honesto: he usado LED una o dos veces antes para aplicaciones simples, pero nunca supe realmente lo que estaba haciendo, y dado que muchos proyectos en instructables usan LED, pensé que podría enseñarme y publicar al respecto también.

Sé que hay muchos proyectos publicados que contienen información sobre cómo conectar los LED para proyectos simples: LED Throwies, LED Beginner Project: Parte 2 y linterna LED de 9v, ¡el mejor evarrr !, pero creo que aún podría ser útil. para obtener una explicación detallada paso a paso sobre los conceptos básicos de los LED para cualquier persona que pueda usarlo.

El primer paso fue comprar algunos suministros y descubrir con qué necesitaría experimentar. Para este proyecto, terminé yendo a Radioshack porque está cerca y mucha gente tiene acceso a él, pero tenga en cuenta que sus precios son realmente altos para este tipo de cosas y hay todo tipo de lugares de bajo costo para comprar LED en línea.

Para iluminar un LED, necesita como mínimo el LED y una fuente de alimentación. Por lo que he leído de otros instructables LED, el cableado en una resistencia casi siempre es una buena idea.

Si desea obtener información sobre qué son estos materiales, consulte estas entradas de Wikipedia:
LEDs
Fuente de alimentación
Resistencias

Materiales:

LED - Básicamente, solo busqué en el cajón de Radioshack y saqué todo lo que no era más de $ 1 o $ 2 por LED. Tengo:

2760307 LED rojo de 5 mm 1.7 V
2760351 5MM LED amarillo 2.1 V
2760036 LED rojo intermitente 5 V
2760041 Paquete de 2 LED rojo 2.6 V
2760086 Jumbo LED rojo 2.4V

Fuente de alimentación - Realmente no sabía qué necesitaría para alimentarlos, así que compré algunas baterías de 9V y algunas AA de 1.5V. Pensé que eso me permitiría mezclar y combinar y hacer suficientes combinaciones de voltaje diferentes para hacer que algo se encienda, o al menos quemar esas pequeñas ventosas en una nube de humo de plástico maloliente.

Resistencias: una vez más, tampoco estaba muy seguro de lo que necesitaría en términos de resistencias. Como obtuve un montón de LED diferentes con varios voltajes, sabía que necesitaría un par de resistencias diferentes, así que compré un paquete variado de resistencias de película de carbono de 1/2 vatios (2710306).

Recogí una pistola de soldar, soldadura, alicates de punta fina, alicates eléctricos, algo de cable primario y cinta aislante también, ya que pensé que podrían ser útiles.

Paso 2: el LED

Los LED vienen en diferentes tamaños, brillos, voltajes, colores y patrones de haz, pero la selección en Radioshack es bastante pequeña, por lo que acabo de elegir un par de LED diferentes de los que tenían en algunos brillos y voltajes diferentes. Seguí de cerca qué LED era qué voltaje porque no quería enviar accidentalmente demasiada corriente a través de uno de los LED de bajo voltaje.

Lo primero que hice con los LED fue determinar qué cable (se llama electrodo) era positivo y cuál era negativo. En general, el cable más largo es el electrodo positivo y el cable más corto es el electrodo negativo.

También puede echar un vistazo dentro del LED y ver qué sucede. La pieza de metal más pequeña dentro del LED se conecta al electrodo positivo y la más grande es el electrodo negativo (vea la imagen a continuación). Pero tenga cuidado: en los LED que recogí, no siempre encontré que esto fuera cierto y algunos de los LED tenían el electrodo más largo en negativo cuando debería estar en positivo. Imagínate, sin embargo, está bien, si no se ilumina, simplemente lo volteé.

Una vez que supe qué era positivo y qué era negativo, solo tuve que recordar cuál era el voltaje de cada LED.

Todos mis LED recomendaron 20 mA de corriente. 20 mA es estándar para la mayoría de los LED.

Paso 3: fuente de alimentación

Para hacer las fuentes de alimentación, solté un cable en los extremos de las baterías que había comprado para poder conectarles fácilmente los LED. La batería de 9V sirvió como mi fuente de alimentación de 9V, una batería AA hizo una fuente de alimentación de 1.5V y tres baterías AA juntas formaron una fuente de alimentación de 4.5V (1.5V + 1.5V + 1.5V = 4.5V). No utilicé pinzas de cocodrilo en los extremos del cable, pero habrían sido útiles aquí.

Paso 4: resistencias

Abrí el paquete de surtido para encontrar que las resistencias no están etiquetadas con el valor que tienen. El paquete decía que contenía un montón de resistencias diferentes de 100 ohmios a 1 megaohmio, así que me dispuse a ver qué era qué. Cuando busqué en línea, descubrí que todas las resistencias tienen un sistema de codificación que te dice qué valor tienen.

Aquí hay dos páginas que explican en profundidad cómo calcular los valores de resistencia.

Hazlo tu mismo
o
Hazlo por ti

Revisaré los ejemplos de cómo calculé los valores yo mismo en los próximos pasos cuando empiece a conectar mis LED.

Por el momento, simplemente admiré sus pequeñas rayas de colores y pasé a tratar de encender un solo LED.

Paso 5: un LED, sin resistencia

Pensé que comenzaría de la forma más sencilla posible: un solo LED sin resistencia. Primero tuve que decidir qué fuente de energía usar y qué LED encender. Esto puede parecer obvio, pero esta fue mi primera vez, así que podría ser lo más claro posible ...

Los LED requieren suficiente voltaje para iluminarlos. A veces, si les das muy poco voltaje, no se encenderán, otras veces solo brillarán tenuemente con bajo voltaje. Demasiado voltaje es malo y puede quemar el LED instantáneamente.

Entonces, idealmente, le gustaría que el voltaje del LED coincida con el voltaje de su fuente de alimentación, o incluso sea un poco menor. Para hacer esto, puede hacer un par de cosas: cambiar el voltaje de la fuente de alimentación, cambiar el LED que está usando o puede usar una resistencia que le permita usar una fuente de alimentación de mayor voltaje con un LED de menor voltaje.

Por ahora solo quería encender uno, así que elegí la fuente de alimentación que tenía el voltaje más bajo: la única batería AA que genera 1.5V.

Elegí encender el LED rojo de 1.7V ya que la batería genera 1.5V y sabía que no mataría el LED con demasiada energía.

Envolví mi cable positivo de la batería al electrodo positivo del LED y envolví el cable negativo de la batería a mi electrodo negativo y listo, ¡deje que haya luz LED!

Este primer experimento fue bastante fácil de hacer: solo un poco de torsión del cable y suficiente conocimiento para saber que la fuente de alimentación de 1.5V iluminaría el LED de 1.7V sin necesidad de una resistencia.

Paso 6: un LED con una resistencia

Fue solo una coincidencia que compré un LED de 1.7V y que terminó funcionando pudiendo ser alimentado por mi fuente de alimentación de 1.5V sin el uso de una resistencia. Para esta segunda configuración, decidí usar el mismo LED, pero conecté mi fuente de alimentación a las tres baterías AA conectadas entre sí que emiten 4.5V, suficiente energía para quemar mi LED de 1.7V, por lo que tendría que usar una resistencia.

Para averiguar qué resistencia usar, utilicé la fórmula:
R = (V1 - V2) / I

dónde:
V1 = tensión de alimentación
V2 = voltaje LED
I = corriente LED (generalmente 20 mA, que es 0, 02 A)

Ahora hay muchas calculadoras en línea que harán esto por usted, y muchos otros instructables hacen referencia a esto como una buena, sin embargo, las matemáticas realmente no son demasiado difíciles, por lo que quería hacer el cálculo yo mismo y entender qué está pasando. .

Nuevamente, mi LED es 1.7V, toma 20mA (que es 0.02 A) de corriente y mi suministro es 4.5V. Entonces las matemáticas son ...

R = (4.5V - 1.7V) / .02 A
R = 140 ohmios

Una vez que supe que necesitaba una resistencia de 140 ohmios para llevar la cantidad correcta de voltaje al LED, busqué en el surtido de resistencias para ver si podía encontrar la correcta.

Conocer el valor de una resistencia requiere leer el código de las bandas de color en la resistencia misma. El paquete no venía con una resistencia de 140 ohmios pero sí con una de 150 ohmios. Siempre es mejor usar la siguiente resistencia de valor más cercana que la calculada. Usar un valor más bajo podría quemar su LED.

Para averiguar el código de color, básicamente desglosa los primeros dos dígitos del valor de la resistencia, use el tercer dígito para multiplicar los dos primeros y luego asigne el cuarto dígito como indicador de tolerancia. Eso suena mucho más difícil de lo que realmente es.

Usando el sitio web de decodificador secreto de color para numerar que se encuentra aquí, una resistencia de 150 ohmios debe tener el siguiente código de color ...

Marrón porque el primer dígito en la resistencia de valor que necesitaba es 1
Verde porque el quinto dígito es 5
Marrón porque para llegar a 150 tienes que agregar un 0 a 15 para llegar a 150.
Oro: las resistencias que obtuve tienen un 5% de tolerancia y un 5% está representado por oro

Mira el enlace de la página del decodificador arriba si esto no tiene sentido.

Miré a través de todas las resistencias, encontré la que era marrón, verde, marrón, dorada y la conecté en línea al electrodo positivo del LED. (Siempre que use una resistencia en un LED, debe colocarse antes que el LED en el electrodo positivo).

Bajo y he aquí, el LED se iluminó una vez más. La resistencia de 150 ohmios evitó que la fuente de alimentación de 4.5V alcanzara el LED de 1.7V que se encendió de manera segura y evitó que se quemara.

Este es solo el proceso por el que pasé para averiguar qué resistencia usar con mi LED particular con mi fuente de alimentación particular. Puede usar fácilmente la fórmula anterior para determinar qué resistencia de valor usar con cualquier LED y fuente de alimentación que esté usando.

Paso 7: Cableado de varios LED en serie

Ahora que sabía cómo conectar un LED con varias combinaciones de voltajes LED y fuentes de alimentación, era hora de explorar cómo encender varios LED. Cuando se trata de cablear más de un LED a una fuente de alimentación, hay dos opciones. La primera opción es conectarlos en serie y la segunda es conectarlos en paralelo.

Para ver una explicación detallada sobre la diferencia entre series y paralelas, consulte esta página. Voy a cubrir el cableado de los LED en serie primero.

Los LED conectados en serie están conectados de extremo a extremo (el electrodo negativo del primer LED se conecta al electrodo positivo del segundo LED y el electrodo negativo del segundo LED se conecta al electrodo positivo del tercer LED y así sucesivamente. ..). La principal ventaja de conectar cosas en serie es que distribuye el voltaje total de la fuente de alimentación entre todos los LED. Lo que eso significa es que si tuviera una batería de automóvil de 12V, podría alimentar 4, 3V LED (conectando una resistencia a cada uno de ellos). Hipotéticamente, esto también podría funcionar para alimentar 12 LED de 1V; 6, 2V LED; o incluso 1 12V LED si tal cosa existiera.

Bien, intentemos conectar 2 LED de 2.6V en serie a la fuente de alimentación de 9V y pasar por las matemáticas.

R = (9V - 5.2V) / .02A
R = 190 ohmios
Siguiente valor de resistencia más alto: 200 ohmios

Ahora, el paquete variado de resistencias no venía con una resistencia de 190 o 200 ohmios, pero sí con otras resistencias que podría usar para hacer una resistencia de 200 ohmios. Al igual que los LED, las resistencias pueden conectarse entre sí en serie o en paralelo (consulte el siguiente paso para obtener una explicación sobre cómo conectar las cosas en paralelo).

Cuando se conectan resistencias del mismo valor en serie, se agrega su resistencia. Cuando las resistencias del mismo valor se conectan juntas en paralelo, se divide el valor de la resistencia entre el número de resistencias conectadas juntas.

Entonces, en el sentido más simplificado, dos resistencias de 100 Ohm conectadas en serie equivaldrán a una resistencia de 1 200 Ohm (100 + 100 = 200). Dos resistencias de 100 ohmios cableadas juntas en paralelo equivaldrán a una resistencia de 50 ohmios (100/2 = 50).

Desafortunadamente, aprendí este punto clave después de conectar mis resistencias para el experimento. Originalmente quería conectar dos resistencias de 100 ohmios para igualar los 200 ohmios de resistencia que necesitaba para proteger mis LED. En lugar de conectarlos en serie, como debería haber sido, conecté mis resistencias en paralelo (¿mencioné que soy principiante con resistencias?) Entonces mis resistencias solo proporcionaban 50 ohmios de resistencia, lo que aparentemente funcionó bien en mis LED en La corta duración del experimento. Tener demasiada potencia para llegar a los LED probablemente los quemaría a largo plazo. (Gracias beanwaur y shark500 por señalar esto).

Tomé mis resistencias y las coloqué frente al cable positivo del primer LED que estaba conectado en serie y las conecté a la batería y, una vez más, ¡había luz LED!

Con tres combinaciones diferentes de LED y fuentes de alimentación de batería y sin bocanadas de humo de plástico, las cosas se veían bien, aparte de mi pequeña confusión entre las resistencias de cableado en serie y en paralelo.

Paso 8: Cableado de varios LED en paralelo

A diferencia de los LED que están conectados en serie, los LED conectados en paralelo usan un cable para conectar todos los electrodos positivos de los LED que está utilizando al cable positivo de la fuente de alimentación y otro cable para conectar todos los electrodos negativos de los LED que está utilizando El cable negativo de la fuente de alimentación. El cableado de cosas en paralelo tiene algunas ventajas distintas sobre el cableado de cosas en serie.

Si conecta una gran cantidad de LED en paralelo en lugar de dividir la energía que se les suministra entre ellos, todos lo comparten. Por lo tanto, una batería de 12 V conectada a cuatro LED de 3 V en serie distribuiría 3 V a cada uno de los LED. Pero esa misma batería de 12 V conectada a cuatro LED de 3 V en paralelo entregaría los 12 V completos a cada LED, ¡lo suficiente como para quemar los LED con seguridad!

El cableado de los LED en paralelo permite que muchos LED compartan solo una fuente de alimentación de bajo voltaje. Podríamos tomar esos mismos cuatro LED de 3V y conectarlos en paralelo a una fuente de alimentación más pequeña, digamos dos baterías AA que emiten un total de 3V y cada uno de los LED obtendría los 3V que necesitan.

En resumen, el cableado en serie divide la fuente de alimentación total entre los LED. Cablearlos en paralelo significa que cada LED recibirá el voltaje total que la fuente de alimentación está emitiendo.

Y finalmente, solo algunas advertencias ... el cableado en paralelo drena su fuente de alimentación más rápido que el cableado de las cosas en serie porque terminan consumiendo más corriente de la fuente de alimentación. También solo funciona si todos los LED que está utilizando tienen exactamente las mismas especificaciones de energía. NO mezcle y combine diferentes tipos / colores de LED cuando realice el cableado en paralelo.

Bien, ahora vamos a hacer la cosa.

Decidí hacer dos configuraciones paralelas diferentes.

El primero que probé fue tan simple como podría ser: solo dos LED de 1.7V conectados en paralelo a una sola batería AA de 1.5V. Conecté los dos electrodos positivos en los LED al cable positivo que viene de la batería y conecté los dos electrodos negativos en los LED al cable negativo que viene de la batería. Los LED de 1.7V no requerían una resistencia porque el 1.5V que provenía de la batería era suficiente para encender el LED, pero no más que el voltaje de los LED, por lo que no había riesgo de quemarlo. (Esta configuración no se muestra en la imagen)

Los dos LED de 1.7V estaban iluminados por la fuente de alimentación de 1.5V, pero recuerde que estaban consumiendo más corriente de la batería y, por lo tanto, la batería se agota más rápido. Si hubiera más LED conectados a la batería, consumirían aún más corriente de la batería y la agotarían aún más rápido.

Para la segunda configuración, decidí unir todo lo que había aprendido y conectar los dos LED en paralelo a mi fuente de alimentación de 9V, ciertamente demasiado jugo para los LED solo, así que tendría que usar una resistencia con seguridad.

Para averiguar qué valor debería usar, volví a la fórmula de confianza, pero dado que estaban conectados en paralelo, hay un ligero cambio en la fórmula cuando se trata de la corriente: yo.

R = (V1 - V2) / I

dónde:
V1 = tensión de alimentación
V2 = voltaje LED
I = corriente LED (habíamos estado utilizando 20 mA en nuestros otros cálculos, pero dado que el cableado de los LED en paralelo consume más corriente, tuve que multiplicar la corriente que un LED consume por el número total de LED que estaba usando. 20 mA x 2 = 40 mA, o .04A.

Y mis valores para la fórmula esta vez fueron:

R = (9V - 1.7V) / .04A
R = 182.5 ohmios

Nuevamente, dado que el paquete de variedades no venía con esa resistencia de valor exacto, intenté usar las dos resistencias de 100 ohmios agrupadas en serie para producir 200 ohmios de resistencia. Sin embargo, terminé repitiendo el error que cometí en el último paso, y los conecté en paralelo por error, por lo que las dos resistencias de 100 ohmios solo terminaron proporcionando 50 ohmios de resistencia. Una vez más, estos LED perdonaron particularmente mi error, y ahora he aprendido una valiosa lección sobre el cableado de resistencias en serie y en paralelo.

Una última nota sobre el cableado de los LED en paralelo: mientras coloco mi resistencia frente a ambos LED, se recomienda que coloque una resistencia frente a cada LED. Esta es la mejor manera más segura de conectar los LED en paralelo con las resistencias, y también garantiza que no cometas el error que cometí accidentalmente.

Los LED de 1.7V conectados a la batería de 9V se encendieron, y mi pequeña aventura en la tierra de LED se completó.

Paso 9: extrapolación

Si bien en realidad no terminé haciendo nada más que un par de LED encendidos, ¡esta información se puede usar para hacer todo tipo de cosas geniales!

Los conceptos para llevar con suerte fueron:
- Alimente una gran cantidad de LED de diferentes valores utilizando los mismos principios básicos.

- Averigua qué es el electrodo positivo y cuál es el electrodo negativo de un LED mirándolo y probándolo.

- Utilice resistencias o combinaciones de resistencias conectadas entre sí en serie o en paralelo para suministrar la cantidad correcta de energía al LED.

- Haga cálculos para determinar qué resistencia se necesita usando la fórmula o los sitios web que lo hacen por usted.

- Conecte los LED en serie o en paralelo según la aplicación.

- ¡Haz que los LED se enciendan!

Este fue el tipo de recorrido más básico posible para los LED, y aprendí mucho en el camino. Las matrices de LED y los esquemas de cableado pueden ser significativamente más complicados, pero en su mayor parte, los LED son bastante simples de trabajar, y con relativamente poco conocimiento pude encenderlos, todo si enviaba demasiado jugo a través de ellos. ellos hacia el final del experimento. No le temo al LED ahora. Ellos son mis amigos.