DEPARTAMENTO DE TECNOLOXÍA Práctica: El diodo LED (Light Emiting Diode o diodo emisor de luz) El diodo LED es un dispositivo que emite luz cuando pasa corriente a través de él. Por lo demás se comporta como un diodo. La corriente solo circula de ánodo a cátodo. No circula en sentido contrario. El diodo LED se emplea ampliamente como dispositivo señalizador. Pueden tener forma redonda, triangular, cuadrada o rectangular. Ánodo Para conectarlo en un circuito hay que poner casi siempre una Cátodo resistencia en serie con el LED. Esto se debe a que sólo puede circular una pequeña corriente a través de un LED. El ánodo es la
Cátodo
Ánodo
patilla más larga y el cátodo la más corta.
Nota: una forma de identificar las patillas de un LED es configurar un polímetro digital como óhmetro en su escala más baja y tocar con cada punta de prueba una de las patillas. Si el LED se enciende, la patilla que está tocando la punta roja es el ánodo y la patilla que toca la punta negra es el cátodo. Si no se enciende, no hay más que intercambiar las puntas. - Material necesario: • Tablero de experimentos. • Fuente de alimentación • Resistencias de 120Ω, 4.7KΩ,22KΩ,1MΩ
• •
Diodo LED rojo Cable de conexión.
- Procedimiento 1) Ajusta la fuente de alimentación a 4,5V (si es necesario) y apágala. 2) Monta el circuito que aparece en la figura de la derecha:
D1
4,5V
R1 120Ω
Para montar el circuito puedes guiarte por el dibujo siguiente: Fuente de alimentación (4,5V)
Cable rojo
Cable negro
R1 D1 -
+
1
3) Enciende la fuente de alimentación. Comprobarás que se enciende el diodo LED. Además observa que está frío. No emite calor, pues no es un dispositivo de incandescencia como una bombilla. Mide la tensión entre ánodo y cátodo del diodo LED. Anótala. VLED = 4) Apaga la fuente de alimentación. Invierte los terminales del diodo LED y vuelve a encender la fuente. ¿Qué sucede?
5) Apaga la fuente de alimentación. Vuelve a poner el diodo LED como al principio. Sustituye la resistencia por otra de 1KΩ y enciende la fuente. Mide la intensidad de corriente del circuito tal como se indica en la figura. Repite el mismo proceso con las resistencias de 4.7KΩ, 22KΩ y 1MΩ y completa la tabla siguiente. ¿Qué sucede con el brillo del LED?. ¿Por qué?
+
-
RESISTENCIA
D1
A
CORRIENTE
1KΩ, 4.7KΩ,
R1 1KΩ
4,5V
22KΩ 1MΩ
Fuente de alimentación (4,5V)
Cable rojo
Cable negro
R1 D1 -
+
R2
2
Ejercicios: a) ¿Qué sucedería si conectases directamente el LED a la fuente de alimentación sin situar una resistencia en serie con él? b) La intensidad máxima que soporta el LED de un cierto circuito es de 10 mA. Para conseguir esta intensidad, en el circuito se coloca una resistencia en serie con él. El valor de dicha resistencia depende de cuál sea la tensión, Vg, que proporciona el generador; tal y como puede verse en la siguiente tabla.
Tensión (V)
3
5
7
9
11
Resistencia (Ω)
100
300
500
700
900
D1
R1
- Representa estos valores gráficamente y a partir de ellos calcula la resistencia
Vg
que sería necesaria para una tensión de 6 V. -¿A qué tensión no sería necesario colocar ninguna protección? Justifica tu respuesta. c) Se quiere conectar un diodo LED a una pila de 4,5V. Para evitar que el LED se funda, se conecta en serie una resistencia. Si el LED trabaja a 2V (es decir, hay una caída de tensión de 2V entre sus terminales) y 0,2A, ¿qué valor debería tener la resistencia?
3
Soluciones a los ejercicios: a) Se quema pues en este caso funciona como un cortocircuito. Una elevada intensidad de corriente atravesará el LED haciendo que se recaliente. b) La gráfica de tensión frente a resistencia: Voltaje (V) 11 9 7 `[6V]
5
Un voltaje de 6V se corresponde con una resistencia de 400Ω.
3
`400Ω
100 300 500 700 900
R(Ω)
En respuesta a la 2ª cuestión, hay que colocar siempre una resistencia. Sólo en caso de que el voltaje de la fuente igualase exactamente (y eso es imposible) la caída de tensión del diodo no habría que colocar resistencia. De los datos del problema se puede deducir cual sería ese valor exacto: VLED = VFUENTE - I•R= 6V -0.01A•400Ω = 2V Sin embargo esto no vale pues con que el voltaje de la fuente fuese de 2,1 V el diodo se comportaría como un cortocircuito. El resultado es que se quemaría. c) VLED = 2V D1
ILED = 0.2 A Vg = 4.5 V
R1 Vg
Vg = VLED + VR1 = VLED + ILED·R1 R1=
Vg−V LED 4.5−2 = =125 I LED 0.02
4