Componentes electrónicos - El diodo LED

Saludos, lectores.

En este artículo os voy a hablar de otro componente básico en electrónica, y no es otro que el diodo LED (Light Emitter Diode), que a pesar de su simpleza y sencillez se usa muchísimo. Venid conmigo a que nos ilumine...

En primer lugar, os hablaré un poco del antecesor del diodo LED: el diodo a secas xD. Este es su aspecto real junto con su símbolo para circuitos.

La característica de un diodo es que sólo deja pasar la corriente en un sentido, útil por ejemplo para impedir el paso de corriente por un componente que no nos interese que reciba corriente. Daos cuenta de la barra transversal, es la "barrera" que impide el paso de la corriente. Mejor con una imagen para entenderlo mejor...

En todo circuito eléctrico la corriente fluye desde el polo positivo de la fuente de alimentación hasta el polo negativo (o tierra). En el circuito de la izquierda se enciende la bombilla (el círculo con la X) porque la corriente no se encuentra ninguna barrera que le impida el paso, como sí que ocurre en el de la derecha, y  por eso no se enciende.

Entonces, ¿qué diferencia al diodo LED del diodo a secas? Es exactamente lo mismo pero con la diferencia de que cuando fluye corriente a través de él se ilumina. Podría explicaros la física que hay detrás que hace posible la emisión de luz (y que por cierto los descubridores se llevaron un Nobel por ello) pero esto va de aprender, no de dormir al personal xD 

Hay LED de varios tipos, tamaños y colores, y la cápsula puede ser transparente o del color de la luz emitida.   Sea como sea, lo que provoca que sean tan apreciados en el mundo de la electrónica es que producen mucho brillo incluso los más modestos y tienen una durabilidad media de alrededor de 100.000 horas, o entre 20.000 o 40.000 horas si son LED de alto brillo. Además son muy baratos, por lo que se pueden encontrar en prácticamente cualquier aparato. Para muestra un botón: a ver quién es el guapo que se quiera comprar una linterna y la encuentre con bombilla, lo va a tener prácticamente imposible porque ahora vienen todas con LED blancos.

Estos componentes tienen dos patillas,una más larga que la otra. La patilla larga es el ánodo y la corta el cátodo, son el polo positivo y negativo respectivamente. Aún si se hubiera cortado las patillas del LED todavía es posible identificar el cátodo porque el "anillo" que lleva la base de la cápsula tiene un lado aplanado (el marcado como número 8 en la imagen): la patilla que hay debajo de ese aplanamiento es el cátodo.

Existen algunos datos curiosos sobre el LED...

• El color de la luz emitida no lo determina el color de la cápsula, sino los materiales con los que ha sido fabricado. Así que mi consejo es que si tenéis LED con la cápsula transparente (como me pasa a mí) tengáis a mano una pila de botón de 3V para poder comprobar rápidamente el color.
• Además de los típicos LED de colores, existen también LED infrarrojos y LED ultravioletas. Los primeros los usáis a diario aunque no lo sepáis, y es que el mando a distancia de la tele funciona con luz infrarroja, que el ojo humano no puede verla, pero si ponéis la cámara del móvil y apuntáis el mando hacia ella veréis como se emite la luz al pulsar un botón. En cuanto a los ultravioleta, son aquellos con esa típica luz morada que se usan por ejemplo para detectar billetes falsos, o para la llamada luz negra.
• Las personas que lograron desarrollar la tecnología necesaria para fabricar LED azules se llevaron un premio Nobel de física, porque gracias a la posibilidad de emitir luz azul se pudo empezar a fabricar LED con recubrimiento de fósforo, que produce luz amarilla. ¿Y qué ocurre cuando se mezcla luz azul con luz amarilla...? Tenemos el flamante LED blanco que tanto se usa hoy día.

Y ahora vamos a cacharrear un poquito... Voy a montar un ejemplo muy básico para encender un LED con el Arduino explicando paso a paso las conexiones en la protoboard. En primer lugar, el código de ejemplo que vamos a usar. De momento no tratéis de entenderlo, no es mi objetivo en este momento porque más adelante escribiré artículos más centrados en la programación.

void setup() {
  pinMode(7, OUTPUT);
  digitalWrite(7, HIGH);
}

void loop() {
  
}

Vamos a montar el circuito. Primero pinchad una resistencia (luego entenderéis por qué) en la protoboard, así:

Ahora pinchad un LED, con la patilla larga haciendo conexión con la resistencia:

Conectad un jumper desde el pin 7 de vuestro Arduino al primer extremo de la resistencia:

Por último, conectad otro jumper desde la patilla corta del LED a algún pin de vuestra placa que tenga el nombre GND (ground, tierra). En el momento en que lo hagáis, si lo habéis hecho todo bien, el LED se tiene que encender.

El papel de la resistencia delante del LED en este circuito es para evitar quemarlo por exceso de corriente. Por mi propia experiencia, nunca he quemado ninguno incluso sin poner una resistencia salvo algún que otro infrarrojo que son bastante delicados, pero es recomendable hacerlo. Lógicamente, cuanto mayor sea el valor de la resistencia más débil será el brillo del LED.

¿Cómo calculamos el valor de la resistencia que hay que colocar antes del LED? Depende del voltaje que pueda soportar y de la intensidad que consuma.La fórmula para calcularla es:

¿Y qué es cada cosa? Veamos...

• El voltaje de alimentación es aquel que hace funcionar la placa. Como lo habitual es que el Arduino esté conectado al PC, será de 5V. Si lo alimentáis con una fuente externa, entonces será el voltaje que ésta suministre.
• El rango de corriente es la intensidad que consume el LED, depende de cada uno en concreto pero lo típico son unos 20 mA (miliamperios).
• La caída de voltaje depende del propio LED según su color. Como valor orientativo, os pongo estos:
• Rojo: 1.6 V
• Verde: 2.4 V
• Amarillo: 2.4 V
• Blanco: 3.4 V
• Azul: 3.4 V
• Infrarrojo: 1.3 V (por eso son tan delicados)

Así, si por ejemplo tuviéramos un LED infrarrojo y una fuente de alimentación de 5V, como la que da el USB, los cálculos a realizar serían estos:

En base a estos cálculos se deduce que el valor típico de las resistencias que van con los LED es de unos 180Ω que es el valor más cercano con el que se comercializan, aunque también se pueden ver circuitos con resistencias limitadoras de 220Ω, 330Ω o 470Ω.

Espero que hayáis aprendido algo, y cualquier duda, sugerencia, comentario o lo que os salga de las narices os apetezca podéis escribir un comentario.

!Sed buenos!