Qué es y Cómo funciona un Led

1. Introducción

Dada su enorme capacidad visual, tanto por sus diferentes intensidades como por sus variados y llamativos colores, los Leds serán componentes que utilizaremos frecuentemente en nuestros Proyectos. Es por esta razón que resulte interesante saber un poco más sobre ellos.

En la siguiente imagen podemos ver el tipo de Leds que más frecuentemente utilizaremos y algunos colores existentes.

Figura 1. Ejemplos de Leds

2. Qué es un Led

Led es la abreviatura o acrónimo de «Light Emitting Diode», es decir, «Diodo Emisor de Luz». Es un tipo especial de semiconductor cuya característica principal es convertir en luz la corriente eléctrica de bajo voltaje que atraviesa su chip y lo polariza directamente.

En plan coloquial, podríamos decir que un Led es una «pequeña bombillita de colores».

Y dando una definición más precisa, definiríamos un Led como un componente pasivo al que aplicando una tensión entre sus dos terminales con la polarización correcta (este dato es importante y lo trataremos a continuación con más detalle, en el apartado 5), permite que los electrones lo recorran a la vez que liberan energía en forma de fotones, es decir, emitiendo luz.

La gran luminosidad que desprenden se debe a que en su interior poseen una cavidad reflectora y su exterior suele estar cubierto por una resina Epoxi que hace de lente. Con esta combinación se consigue una luz intensa y colorida.

Los diferentes colores se obtienen, principalmente variando los materiales o componentes con los que se fabrican. En la siguiente tabla podemos ver algunos de ellos.

ColorLongitud de Onda (NM)Componentes
Rojo 610 NM < λ < 760 NM ARSENIURO DE GALIO-ALUMINIO (ALGAAS)
FOSFURO DE GALIO Y ARSÉNICO (GAASP)
FOSFURO DE ALUMINIO-GALIO-INDIO (ALGAINP)
FOSFATO DE GALIO (GAP)
Naranja 590 NM < λ < 610 NM FOSFURO DE GALIO Y ARSÉNICO (GAASP)
FOSFURO DE ALUMINIO-GALIO-INDIO (ALGAINP)
FOSFATO DE GALIO (GAP)
Amarillo 570 NM < λ < 590 NM FOSFURO DE GALIO Y ARSÉNICO (GAASP)
FOSFURO DE ALUMINIO-GALIO-INDIO (ALGAINP)
FOSFATO DE GALIO (GAP)
Verde 500 NM < λ < 570 NM FOSFATO DE GALIO (GAP)
FOSFURO DE ALUMINIO-GALIO-INDIO (ALGAINP)
FOSFURO DE GALIO-ALUMINIO (ALGAP)
Azul 450 NM < λ < 500 NM SELENIURO DE ZINC (ZNSE)
NITRURO DE GALIO-INDIO (INGAN)
CARBURO DE SILICIO (SIC) COMO SUSTRATO
Violeta 400 NM < λ < 450 NM NITRURO DE GALIO-INDIO (INGAN)
BlancoAMPLIO ESPECTROSELENIURO DE ZINC (ZNSE)
NITRURO DE GALIO-INDIO (INGAN)
CARBURO DE SILICION (SIC) COMO SUSTRATO

3. Tipos de Leds

Dependiendo del número de patillas que poseen se clasifican en:

  • Dos Patillas. Los más comunes para nuestros Proyectos. Son los presentados en la Imagen anterior.
  • Tres Patillas. Emiten en dos colores diferentes.
  • Cuatro Patillas. Son los llamados Leds RGB y son capaces de ofrecer los colores Rojo, Verde y Azul en un mismo Led.

4. Partes de un Led

A continuación vamos a ver con más detalle las diferentes partes de las que se compone un Led

Figura 2. Partes de un Led
  1. Lente, que al mismo tiempo forma parte del encapsulado o envoltura protectora del Led.
  2. Encapsulado, de resina Epoxi.
  3. Diodo Semiconductor o chip, que es el responsable de la emisión de luz.
  4. Parte reflectora, con formato de copa es la parte encargada de amplificar la luz.
  5. Yunque.
  6. Base, donde se integran los diferentes elementos del led.
  7. Marca plana, que indica el cátodo del led.
  8. Cátodo, es la patilla de conexión negativa del led (-). Es más corta que la conectada al Ánodo.
  9. Ánodo, es la patilla de conexión positiva del led (+). Es la patilla más larga de las dos.
  10. Alambre, que suele ser de oro, muy fino y conecta el ánodo y el cátodo del chip.

5. Importancia de la Polaridad en el Led

Como hemos comentado anteriormente en este documento, para utilizar un Led debemos respetar su Polaridad.

Tal y como hemos visto también, un Led tiene dos patillas de conexión externas, como vemos en la siguiente imagen

Figura 3. Polaridad de un Led

La patilla más larga es el polo positivo o Ánodo y la más corta el polo negativo o Cátodo.

Como norma básica, para respectar la polaridad de un Led, debemos conectarlo siempre de tal forma que el Ánodo (+) tenga más tensión que el Cátodo (-).

Como consecuencia de ello, deberemos añadir una resistencia antes del Cátodo, en todos nuestros Proyectos

¿Pero, de cuanto debe ser esta resistencia? … En el siguiente punto lo calcularemos.

6. Cálculo de la Resistencia necesaria para conectar un Led

Lo primero que debemos conocer o recordar es que todo circuito eléctrico está regido por la ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que la caída de voltaje de un elemento de un circuito es igual a la intensidad (corriente) que circula por el mismo multiplicado por la resistencia que cada componente ejerce al paso de esta corriente.

V = I * R

V = Voltaje , I = Intensidad (corriente) , R = Resistencia

Las caídas de tensión de los Leds depende del color emitido.

En la siguiente tabla podemos ver de forma aproximada estos valores, para los colores de los Leds más comunes.

ColorCaídas en Voltios
Rojo2,0 v
Naranja2,0 v
Amarillo2,2 v
Verde2,4 v
Azul3,4 v
Blanco3,5 v

Ya casi estamos en condición de calcular el valor de la Resistencia necesaria. Solo nos falta recordar los dos datos siguientes:

  • Arduino funciona con 5 voltios.
  • Arduino puede suministrar una corriente de 40 mA, aunque para los cálculos usaremos un valor medio de 20 mA.

Por lo tanto, con estos valores, usando un Led Rojo como ejemplo para el cálculo y despejando la Resistencia en la Ley de Ohm

R = ( (V Arduino) - (V Led) ) / I = ( 5v - 2v ) / 20 mA = 150 ohmios Ω 

Es decir, la el Valor Mínimo de la Resistencia que debemos utilizar será de 150 ohmios.

En nuestros Proyectos usaremos normalmente Resistencias de 220 ohmios Ω por ser un valor muy cercano y además porque suelen ser mucho más habituales.

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