Ahora que se están poniendo de moda los Leds, y todo mundo tiene acceso a ellos, vamos a ayudar a los diseñadores que recién inician y a los hobbystas, con algunos tips de diseño. En este TIP, vamos a explicar una forma sencilla [porque de hecho hay otras mas complejas] de poder cambiar el brillo de los leds, en un arreglo en el cual se encuentran en serie.
Podríamos decir que básicamente podemos modificar el brillo de los leds de dos formas distintas en cuando a su brillo se refiere:
- De forma contínua:
En este caso se refiere a que podremos variar el brillo por ejemplo con un potenciómetro de ajuste, y dejar el brillo del led en donde mas nos guste.
- De forma discreta:
En este caso tendremos dos o mas brillos «fijos» o perfectamente definidos
Podemos ejemplificar este método apoyándonos en la Fig 1
Para el ejemplo, hemos utilizado 3 leds (D1, D2 y D3) en serie, con una resistencia limitadora de corriente que llamaremos R1. Nuestra alimentación será de 12 VDC o corriente directa (corriente contínua).
Sección de Fórmulas:
Cálculo de R1: Esta resistencia se calculará para obtener el menor brillo de los Leds. Supongamos que queremos tener un corriente mínima de 5 mA, que llamaremos iLeds. La fórmula correspondiente para obtener R1 es:
en donde : Vdc=12V ; VD1=VD2=VD3=1.91 V ; ileds=0.005 A
Por lo tanto >>> R1=(12-1.91*3)/0.005= 1254 Ω
Como no es un valor comercial común dentro del rango de valores de resistencias estándar al 5%, debemos elegir entre los valores cercanos por arriba y por debajo,es decir : 1200 Ω ó 1500 Ω. Eligiremos 1500 Ω . A raíz de esto, disminuirá un poco la corriente.
Para este caso, se tomó en cuenta que el interruptor S1, está abierto, por lo cual el transistor está al corte (o abierto, es decir no conduce corriente) , por lo cual la corriente iLeds pasará solamente por R1
Podríamos recalcular la corriente iLeds mediante un despeje en la fórmula por lo cual nos quedaría así:
Por lo tanto >>> iLeds=(12-1.91*3)/1500 Ω= 4.18 mA
Ahora tomaremos como valor de referencia que los Leds D1, D2, y D3, son idénticos, y que soportan un corriente máxima permanente de 20 mA. Entonces si queremos hacer brillar al máximo los leds al cerrar el interruptor S1, es necesario que la corriente iLeds aumente a ese valor, es decir, a 20 mA.
Esto se logra mediante el circuito propuesto, dado que al cerrar el interruptor S1 aplicamos una tensión positiva a la base del transistor mediante el divisor resistivo, R3 # R4. Esto hace que el transitor conduzca, y esté en su zona de saturación. Esto a su vez, hace que la resistencia R2, quede conectada a tierra o GND, por lo cual, despreciando la resistencia interna del transistor en modo saturación, y despreciando también la caída de tensión en el transistor, que lo por lo general es muy baja, (del orden de los mV), entonces podemos decir que las resistencias , R1 y R2 quedan en paralelo al estar cerrado el interruptor S1.
Llamaremos R1#2 al parelelo de las resistencias R1 y R2, caso en el cual el interruptor S1 está cerrado, como ya mencionamos.
En este caso la corriente iLeds, ahora se dividirá en dos ramas, o mallas, que llamaremos iR1 e iR2. Por lo tanto iLeds= iR1+iR2
Como nuestro interés ahora es calcular R2, para que iLeds tome un valor de 20 mA al cerrar el interruptor, partiremos de la siguiente fórmula, que nos da el valor de estas resistencias en paralelo.
Despejando el valor de R2, nos quedaría así :
En esta fórmula no conocemos aún el valor del paralelo R1#2 , pero podemos obtenerla de la siguiente fómula, puesto que queremos ahora obtener una iLeds = 20 mA
Entonces ahora iLeds será:
por lo cual el paralelo R1#2 es:
y reemplazando valores, obtenemos :
R1#2= (12-1.91*3)/0.020 = 313.5 Ω
ahora insertando este valor en la fórmula de R2, tenemos:
R2=1 / [ (1/313.5)- (1/1500) ] = 396.33 Ω
El valor comercial mas próximo, en resistencias estándar al 5% de tolerancia, es de 390 Ω
Conclusión el valor de R2 es : R2= 390 Ω
Hemos así resuelto el problema.
Ahora como último TIP, si reemplazáramos el transistor Q1 por un fototransistor adecuado, y quitando además las resistencias de polarización R3 y R4, obtendremos un circuito que variaría el brillo de los leds en función de la luz ambiente.
Este método sencillo, es el que empleamos en nuestro producto de Direccionales Leds para Automóviles
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