¿Cómo encender LEDs de potencia?

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Al construir proyectos de electrónica y usar LEDs como indicadores es muy común limitar la corriente que fluye hacia ellos mediante un resistor. Es una solución práctica, eficaz y fácil de construir. Pero ¿qué pasa cuando deseamos conectar varios LEDs a un microcontrolador? ¿y qué hacer cuando tenemos un proyecto que demande más corriente? En esta entrada veremos un poco más a fondo la naturaleza de estos dispositivos y algunas soluciones para controlar cargas de potencia.

El funcionamiento de un LED

Como ya sabrás, un LED es un diodo especial que puede emitir luz, un diodo que conduce la corriente cuando se polariza de la forma adecuada y no la conduce en caso contrario. También sabemos que, por lo general, tienen un voltaje de polarización de 3V y consumen una corriente de 20mA. Sin embargo esa es una generalización práctica y, para distintos colores, los voltajes de alimentación son distintos y las corrientes que consumen también es diferente. Para tener un modelo más a detalle de cómo funciona un LED, podemos ver la hoja de especificaciones y ver las curvas de polarización.

Curva de voltaje contra corriente para LEDs de distintos colores. Via: LEDnique.com

Como puedes ver, para todos los LEDs se puede observar un comportamiento exponencial de la corriente a medida que aumentamos el voltaje en directa. También se puede observar que para un LED infrarrojo se necesita menos voltaje para producir una corriente de 20mA que con uno infrarrojo. Esto nos permite concluir que es mejor energizar LEDs con corriente constante que con voltaje constante, ya que independientemente del voltaje de polarización en directa, es decir, sin importar el color que utilicemos, siempre obtendremos la corriente deseada.

Fuentes de corriente constante (lineales)

Una fuente de corriente constante es aquella que, sin importar la carga que se coloque, mantendrá la misma corriente circulando a través del circuito. En teoría de circuitos se representa mediante una flecha encerrada en un circulo. En la práctica es posible crear una fuente de corriente lineal usando transistores. En el caso más sencillo, puede usarse un LM317, que es un regulador de voltaje constante, para construir una fuente de corriente.

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Sin embargo esta configuración también está limitada para circuitos de potencia, ya que al ser un circuito lineal, una parte de la potencia es absorbida por los elementos semiconductores. Por lo tanto, para aplicaciones donde la carga sea mayor a 500mW, es más apropiado usar una fuente de corriente conmutada.

Fuentes de corriente conmutadas

Este tipo de fuentes de corriente mantienen el mismo principio que las lineales, mantener una corriente constante en un carga dada. Sin embargo, son más eficientes debido a que utilizan elementos semiconductores sólo en saturación o en corte. Es decir que encienden y apagan la energía a gran velocidad, por lo que no absorben demasiada potencia. Este tipo de dispositivos son ideales para LEDs de 1W, 3W 5W y hasta 10W, para los que los reguladores como el LM317 son prácticamente inútiles.

Fuente de corriente conmutada para un LED de potencia. Estos módulos tienen un control de voltaje y uno de corriente para ajustar los parámetros de salida y son bastante prácticos. Vïa: DIY Perks

Por ejemplo, un modelo sencillo es el LD48AJTA, puede manejar una potencia de 72W, con un voltaje de 8V – 25V a una corriente de 3A. La tarjeta tiene un trimpot con el que se puede ajustar la corriente máxima de salida, por lo que se regula la corriente constante. El módulo tiene una entrada para controlar el brillo del LED mediante PWM, por lo que puede usarse con un microcontrolador.

Vía: Banggood

Conclusiones:

Energizar LEDs puede ser una tarea que requiere un diseño cuidadoso, en especial si trabajamos con cargas de potencia. Aquí te mostramos algunos conceptos relacionados con los LEDs y cómo elegir el dispositivo más adecuado para tu proyecto.

Referencias:

LED Basics

IV curves

Light-Emitting Diodes (LEDs)

High Power LED Tutorial #1 – How to Drive 1W and 3W LEDs from 12 Volts

Vía: DIY Perks