Este tipo de led es el más común de entre todos los que existen.
Los leds estándar de un solo color se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como iluminación, señalización, pantallas y dispositivos electrónicos.
El led estándar es muy común en proyectos con Arduino, por eso te cuento en este artículo algunas cosas que debes saber sobre este tipo de led:
Partes de un LED
Puedes ver las partes de un led estándar en la siguiente imagen:
- Encapsulado epoxi: Es la envoltura protectora de los componentes internos del led. Está hecha de un material plástico o cerámico que protege el led de la humedad, el polvo y los daños físicos, además ayuda a enfocar y dispersar la luz emitida en una dirección específica.
- Poste: Es la parte interna del led que se conecta al ánodo.
- Yunque: Es la parte interna del led que se conecta al cátodo.
- Cable de unión: Es un hilo delgado que conecta el yunque y el poste.
- Cavidad reflectante: Es la parte responsable de reflejar la luz generada por el led, lo que ayuda a aumentar su intensidad.
- Material semiconductor: Es el componente que genera la luz. Está hecho de un material semiconductor dopado con impurezas que crean una unión PN. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la unión PN, los electrones de la región N se recombinan con los huecos de la región P liberando energía en forma de luz (en el siguiente apartado te lo explico más en detalle).
Los materiales semiconductores más comunes son el galio, el arseniuro de indio y el fosfuro de galio. El material semiconductor determina el color de la luz emitida por el led. El galio produce luz roja, el arseniuro de indio produce luz verde y el fosfuro de galio produce luz azul. - Ánodo: Terminal o electrodo positivo externo. Es una extensión del poste
- Cátodo: Terminal o electrodo negativo externo. Es una extensión del yunque.
Cómo funciona un led
Un diodo emisor de luz (led) funciona en base al principio de electroluminiscencia, que es la propiedad de ciertos materiales para emitir luz cuando se les aplica una corriente eléctrica.
Como ya vimos en el apartado anterior, el led está compuesto principalmente de materiales semiconductores, como arseniuro de galio (GaAs), arseniuro de galio-fosfuro (GaAsP) o nitruro de galio (GaN). Estos materiales tienen propiedades eléctricas especiales que les permiten conducir electricidad de manera controlada.
La estructura interna del led consta de dos regiones semiconductoras diferentes: la región N (ricamente dopada con electrones) y la región P (ricamente dopada con huecos o ausencia de electrones). La interfaz entre estas dos regiones se llama unión PN.
Cuando se aplica una diferencia de potencial (voltaje) a través del led, con el ánodo (terminal positivo) conectado a la región P y el cátodo (terminal negativo) conectado a la región N, se establece una corriente eléctrica.
Los electrones (cargados negativamente) de la región N se mueven hacia la región P, donde se recombinan con los huecos (cargados positivamente). Durante esta recombinación, los electrones liberan energía en forma de fotones.
La energía liberada en forma de fotones corresponde a la diferencia de energía entre los niveles de energía de los electrones en la región P y N. Estos fotones emiten luz visible o infrarroja, dependiendo de la energía liberada y, por lo tanto, del material semiconductor específico utilizado en el led.
La longitud de onda de la luz emitida está determinada por la brecha de energía entre los niveles de energía del material semiconductor. Como ya vimos anteriormente, diferentes materiales semiconductores emiten luz de diferentes colores, lo que permite la existencia de leds de diferente color, como rojo, verde, azul y otros.
Los leds son altamente eficientes en la conversión de energía eléctrica en luz, ya que producen muy poco calor en comparación con otras fuentes de iluminación, como las bombillas incandescentes.
Voltajes que soporta un led según el color
No todos los leds soportan el mismo voltaje y, aunque no te lo creas, el color es un buen indicativo del rango de voltaje que puede soportar el led.
Anteriormente vimos que el color del led depende del material semiconductor que lo compone, y como te podrás imaginar, no todos los materiales soportan el mismo voltaje, por eso el color nos será de gran ayuda para identificar el voltaje que soporta el led.
Normalmente los leds de colores cálidos, como el rojo o el naranja, necesitan menos voltaje. Por el contrario, los leds de colores fríos, como el azul o el blanco necesitan mayor voltaje.
En la siguiente tabla te doy unos valores orientativos de los voltajes soportados por un led según el color:
| Color del led | Voltaje |
| Rojo | 1.8V – 2.2V |
| Naranja | 1.8V – 2.2V |
| Amarillo | 1.8V – 2.2v |
| Verde | 2.2V – 3.4V |
| Azul | 3V – 3.7V |
| Blanco | 3V – 3.7V |
| Morado | 2.8V – 3.4V |
| Ultra violeta | 3.1V – 4.4V |
Estos valores pueden variar según el fabricante, así que siempre lee el datasheet del componente antes de aplicar un voltaje incorrecto y dañarlo.
Es importante que utilices una fuente de alimentación que proporcione el voltaje adecuado y una resistencia para limitar la corriente que fluye a través del led. También es importante que conectes el led en la dirección correcta, con el ánodo hacia la parte positiva de la fuente de alimentación y el cátodo hacia la parte negativa.
Cómo calcular la resistencia para un led
La resistencia es fundamental a la hora de conectar un led para evitar dañarlo.
La forma de calcular la resistencia que necesitas para conectar un led es utilizar la Ley de Ohm. En este artículo explico detalladamente cómo utilizar la Ley de Ohm a la hora de elegir una resistencia: La Ley de Ohm.
De todos modos, te explico ahora brevemente cómo debes hacer el cálculo para determinar la resistencia adecuada para tu LED.
Debes utilizar la siguiente formula:
R = (Vf – Vled) / Iled
- R: Resistencia en ohmios
- Vf: Voltaje de la fuente de alimentación en voltios
- Vled: Voltaje del led en voltios
- Iled: Corriente del led en amperios
El voltaje del led se puede encontrar en las especificaciones del led (vimos los voltajes orientativos por color en el apartado anterior). La corriente del led suele ser de 20 a 30mA para los led indicadores y de 100 a 200mA para los led de alta luminosidad. De todos modos comprueba siempre esta información en el datasheet del led.
Vamos a ver un ejemplo para que lo entiendas mejor:
Supongamos que tenemos un led rojo de 5mm con un voltaje de umbral de 2.2V y una corriente de 20mA. Si estamos utilizando una fuente de alimentación de 5V (típica en Arduino), podemos calcular la resistencia necesaria de la siguiente manera:
R = (5V – 2.2V) / 0.02A
R = 2.8V / 0.02A
Recuerda que la corriente tiene que estar en amperios, por eso pongo 0.02A (1A = 1000mA):
20mA = 20mA / 1000A = 0.02A
Despejando R quedaría:
R = 140 ohmios
Por lo tanto, necesitamos una resistencia de 140 ohmios para conectar el led a una fuente de alimentación de 5V, por ejemplo a un Arduino.
Como no existen resistencias de 140 ohmios, elegiremos el valor más próximo por arriba, que es 150 ohmios.
En el siguiente enlace puedes consultar el código de colores de las resistencias, así como los valores existentes, para que identifiques la resistencia correcta antes de conectarla: Código de colores de las resistencias
Cómo conectar un led con Arduino
Como ya vimos al inicio de este artículo, el led tiene dos conectores externos: el ánodo (pata larga) y el cátodo (pata corta).
El conector positivo (ánodo) lo tienes que conectar a un pin digital del Arduino. En el caso del conector negativo (cátodo), debes conectarlo al pin GND (tierra).
Recuerda que debes usar una resistencia para proteger el led. Ya vimos en el punto anterior cómo calcularla. La resistencia debe ir conectada entre el cátodo y el pin de tierra del Arduino.
En la siguiente imagen puedes ver las conexiones:
Y en el siguiente tutorial puedes ver todos los pasos detallados, así cómo el código necesario para encender el led con Arduino:
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