Solución:
Los LED son una bestia muy diferente en comparación con las bombillas incandescentes. Los LED pertenecen a una clase de dispositivo conocida como dispositivos no lineales. Estos no siguen la Ley de Ohm en el sentido clásico (sin embargo, la Ley de Ohm todavía se usa junto con ellos).
Un LED es (obviamente) una forma de diodo. Tiene un tensión directa que es el voltaje al que el diodo comienza a conducir. A medida que aumenta el voltaje, también lo hace la conducción del diodo, pero lo hace en un no lineal Moda.
Con un LED, es la cantidad de corriente que fluye a través de él lo que determina qué tan brillante es. Aumentar el voltaje aumenta la corriente, sí, pero la región donde eso sucede sin que la corriente llegue demasiado es muy pequeña. En la curva roja de arriba puede ser un poquito alrededor de 1.5V, y cuando llegue a 2V, la corriente está fuera de escala y el LED se apaga.
Poner los LED en serie suma los voltajes directos, por lo que debe proporcionar un voltaje más alto para que comience la conducción, pero la región controlable sigue siendo igual de pequeña.
Entonces controlamos la corriente en lugar del voltaje, y tomamos el voltaje directo como un valor fijo. Incluyendo una resistencia en el circuito para llenar el espacio entre el voltaje de suministro y el voltaje directo, limitando la corriente en el proceso, o usando un corriente constante suministro, podemos configurar la corriente que queremos que fluya a través del LED y así configurar el brillo. Al aumentar la corriente, pero sin aumentar el voltaje (o solo una cantidad insignificante, y de manera puramente incidental), aumentamos el brillo.
La fórmula para calcular la resistencia a utilizar para una corriente específica es:
$$ R = frac {V_S – V_F} {I_F} $$
Donde $ V_S $ es el voltaje de suministro, $ V_F $ es el voltaje directo del LED y $ I_F $ es la corriente directa del LED deseada.
No, un LED por sí solo (sin resistencias u otros componentes electrónicos) se comporta de manera bastante diferente a una bombilla.
Eche un vistazo a esta hoja de datos de un LED aleatorio.
Desplácese hacia abajo hasta la página con muchos gráficos. El tercer gráfico muestra la intensidad relativa (luz) versus la corriente a través del LED:
(Fuente: hoja de datos 334-15 / T1C1-4WYA)
Notarás que esta curva es algo lineal, lo que significa que el doble de corriente te daría aproximadamente el doble de luz.
Qué hemos aprendido: el brillo de un LED es algo proporcional a la corriente que fluye a través de él.
Pero, ¿qué corriente se obtiene con un determinado voltaje?
Mira el gráfico 2:
(Fuente: hoja de datos 334-15 / T1C1-4WYA)
Corriente directa frente a voltaje directo, observe cómo la corriente aumenta rápidamente para un voltaje superior a 3 voltios. ¡Solo 0,5 V más da 4 veces la corriente! Esta curva también cambia entre LED y sobretemperatura.
Por eso es mejor alimentar los LED con una corriente en lugar de un voltaje. Si alimenta un LED a con voltaje, la corriente no es muy predecible, por lo que tampoco lo es el brillo. Además, la energía alimentada al LED variará a medida que la energía sea voltaje x corriente.
Es mejor mantener un LED a una corriente constante, por eso se necesitan resistencias en serie, estas limitan la corriente al valor deseado. No exactamente, pero lo suficientemente cerca para la mayoría de los propósitos.
Con la resistencia en serie en su lugar, un LED (+ resistencia) se comporta más como una bombilla en el sentido de que el cambio de brillo es más proporcional al voltaje que aplica.
Las bombillas LED e incandescentes son casi opuesto en características.
- Los LED caen en R con el aumento de voltaje.
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La resistencia de BULB aumenta 10 veces cuando se enciende. Esto se debe a un gran PTC (+) térmico exponencial de un filamento de tungsteno. Mientras tanto, los LED son todo lo contrario, con un pequeño valor lineal NTC (-).
- Los LED no pueden manejar voltajes negativos. Todos están clasificados a -5 V máximo absoluto.
- Las BOMBILLAS van fácilmente en ambos sentidos, AC-DC
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Los LED usan un alambre de Au ultrasónico de “micrones de espesor”, porque la soldadura lo mataría.
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BOMBILLAS … funcionan a 2500 ° C
- Los LED necesitan protección ESD.
- Las BOMBILLAS absorben ESD sin ningún problema.
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Los LED vienen en todos los colores del arco iris y más allá.
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Las BOMBILLAS son todas iguales, en tonos de blanco
- Los LED pueden detectar luz con una pequeña corriente de salida como fotodiodos.
- Las BOMBILLAS no pueden detectar la luz.
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Los LED son de una cara incluso con un sustrato transparente.
- Las BOMBILLAS son omnidireccionales.
Entonces, cuando lo suma todo, debe comprender las diferencias para que funcionen en el mismo entorno de energía. O confíe en un diseñado solución para que sean fáciles de usar.