Una de las aplicaciones mas populares de los LED’s es la de señalización. Quizás la mas utilizada sea la de 7 LED’s colocadas en forma de ocho tal y como se indica en la figura 9. Aunque externamente su forma difiere considerablemente de un diodo LED típico, internamente están constituidos por una serie de diodos LED con unas determinadas conexiones internas. En la figura 9 se indica el esquema eléctrico de las conexiones del interior de un indicador luminoso de 7 segmentos.
figura 9. Display de 7 segmentos. A la izquierda aparecen las dos posibles formas de construir el circuito
La figura 9 se muestra un indicador de siete segmentos. Contiene siete LED rectangulares (a – g), en el que cada uno recibe el nombre de segmento porque forma parte del símbolo que esta mostrando. Con un indicador de siete segmentos se pueden formar los dígitos del 0 al 9, también las letras a, c, e y f y las letras minúsculas b y d. Los entrenadores de microprocesadores usan a menudo indicadores de siete segmentos para mostrar todos los dígitos del 0 al 9 mas a, b, d, d, e y f .
Polarizando los diferentes diodos, se iluminaran los segmentos correspondientes. De esta manera podemos señalizar todos los números en base 10. Por ejemplo, si queremos representar el número de 1 en el display deberemos mandar seal a los diodos b y b, y los otros diodos deben de tener tensión cero. Esto lo podemos escribir así 0110000(0). El primer digito representa al diodo a, el segundo al b, el tercero al c, y así sucesivamente. Un cero representa que no polarizamos el diodo, es decir no le aplicamos tensión. Un uno representa que el diodo esta polarizado, y por lo tanto, emite luz.
Muchas veces aparece un octavo segmento, entre paréntesis en el ejemplo anterior, que funciona como punto decimal (figura 10).
Figura 10. Octavo segmento
Características
Solidez: excelente
Angulo de visibilidad: 150 grados
Consumo por digito: 50 mW
Vida media en horas: 100000
Luminosidad: buena
Facilidad de montaje: excelente
Vcc general: 1.5 volt.
La Vcc depende del color del LED.
Para un color rojo: Vcc=1.7volt.
Vcc más = 2 volt.
Dependiendo de la tensión aplicada obtendremos una intensidad. Es aconsejable no sobrepasar la Vcc recomendada. Si se alcanza la Vcc máxima se puede destruir el segmento.
PROTECCIÓN.
Cada segmento (y el punto) es un LED como cualquier otro. Debido a esto la corriente media que se debe aplicar es de 15 mA. Dependiendo de la lógica que estemos empleando debemos utilizar una resistencia por cada entrada y así no forzar el dispositivo:
Lógica TTL (5 volt): 220 
Lógica CMOS(12 volt):680
Esta resistencia debe ser situada en cada patilla, haciendo de puente entre la señal lógica de excitación y el display.
DESARROLLO DE LA PRACTICA
Figura 1.p. Circuito a implementar.
- Implementar el circuito electrónico y ajustar la fuente de voltaje regulable según el valor que se indica en la figura 1.p.
Respuesta: IR1=2.2 mAmperios.
- edir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R1 de 1k
.Respuesta: IR2=2 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R2 de 1k.
Respuesta: IR3=0.2 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R3 de 10k.
Respuesta: VR1=2.94 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R1 de 1k.
Respuesta: VR2=2.67 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R2 de 1k.
Respuesta: VR3=2.67 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R3 de 1k.
Respuesta: VD1=0.7 Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D1.
Respuesta: VD2=0.7 Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D2.
Respuesta: ID1=2.2 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente del diodo D1.
Respuesta: ID2=2.2 mAmperios.
- Medir el calor de la corriente del diodo D2.
- Realizar el cálculo matemático para la red de la figura 1.p y determinar la caída de voltaje en cada resistencia, las corrientes I, I1, e I2, la potencia en los diodo D1 y D2 y total del circuito.
lvk
-6 + 0.7 + VR +0.7=0
VR = 6-0.7-0.7
VR =4.6 volt
VR3=VR2=2.18 volt.
Lvk
-6 + 0.7 + 0.7 + 1.9 IT = 0
1.9 IT = 4.6
IT =
2.42 mAmperios.I = IT = 2.42 mAmperios.
I1 = 2.42volt
2.2 mAmperios.I2 = 2.42volt
0.22 mAmperios.PD1 = VD1 ID1 = (0.7volt)(2.42 mA)
PD1 = 1.7 mWatts
PD2 = VD2 ID2 = (0.7volt)(2.42 mA)
PD2 = 1.7 mWatts
PT = V T IT = (6volt)(2.42 mA)
PT = 14.52 mWatts
- En el circuito electrónico de la figura 1.p, efectuar lo que a continuación se indica:
Figura 2.p. Circuito a implementar.
- Implementar el circuito electrónico y ajustar la fuente de voltaje regulable según el valor que se indica en la figura 2.p.
Respuesta: IR1=0.2 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R1 de 10k.
Respuesta: IR2=0.1 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R2 de 1k.
Respuesta: IR3=0.1 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R3 de 1k.
Respuesta: IR4=0.2 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R4 de 20k.
Respuesta: VR1=2.82 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R1 de 10k.
Respuesta: VR2=0.13 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R2 de 1k.
Respuesta: VR3=0.15 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R3 de 1k.
Respuesta: VR4=5.70 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R4 de 20k.
Respuesta: VD1=0.55 Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D1
Respuesta: VD2 = 0.53 Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D2
Respuesta: ITOTAL = 0.2 mAmperios.
- ¿Cuál es el valor de la corriente total del circuito?
Las corrientes en los dos diodos son iguales pues el voltaje de ruptura de ambos es 0.7 voltios, además las resistencias que están en serie con cada uno de los diodos son del mismo valor nominal.
- ¿Qué sucede con la corriente que pasa por los diodos D1 y D2?
- Realizar el cálculo matemático para la red de la figura 2.p y determinar la caída de voltaje en cada resistencia, las corrientes que pasan por los diodos D1 y D2 y total del circuito.
por mallas
malla I
-9 + 10 I1 + 1(I1 – I2) + 0.7 + 20 I1= 0
31 I1 – I2 = 8.3 (1)
malla 2
-0.7 + (I2 – I1) + 0.7 + I2 =0
2 I2 – I1 = 0 (2)
I1 = 0.27 mAmperios
I2 = 0.13 mAmperios
VR1 = (0.27mA)(10k
) = 2.7 VoltiosVR2 = (0.14mA)(1k
) = 0.13 VoltiosVR3 = (0.27-0.13)(1k
) = 0.14 VoltiosVR4 = (0.27mA)(20k
) = 5.4 VoltiosID2 = IR3= 0.14 mAmperios
ID1 = IR1 – IR3= 0.27-0.14=0.13 mAmperios
ITOTAL = IR1 = 0.27 mAmperios.
- En el circuito electrónico de la figura 2.p, efectuar lo que a continuación se indica:
figura 3.p. circuito a implementar.
- Implementar el circuito electrónico y ajustar la fuente de voltaje regulable según el valor que se indica en la figura 3.p.
Respuesta: IR1=0.7 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R1 de 1k.
Respuesta: IR2=0.1 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R2 de 2k.
Respuesta: IR3=0.7 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R3 de 10k.
Respuesta: VR1=0.76 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R1 de 1k.
Respuesta: VR2=0.27 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R2 de 2k.
Respuesta: VR3=7.6 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R3 de 10k.
Respuesta: VD1=0.63Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D1.
Respuesta: VD2=0.27Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D2.
Respuesta: ID1=0.7 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente del diodo D1.
Respuesta: ID2=0.6 mAmperios.
- Medir el calor de la corriente del diodo D2.
Respuesta: ITOTAL=0.7 mAmperios.
- ¿Cual es el valor de la potencia de consumo total del circuito?
Respuesta: PTOTAL=6.51 mAmperios.
- ¿cual es el valor de la potencia de consumo total del circuito?
- Realizar el cálculo matemático para la red de la figura 3.p y determinar la caída de voltaje en cada resistencia, las corrientes I, I1 e I2 y la potencia en los diodos D1 y D2 y total del circuito.
Por mallas
Malla 1
-9 + I1 +0.7 + 2(I1 – I2) + 10 I1 = 0
13 I1 – 2 I2 = 8.3 (1)
malla 2
2(I1 – I2) + 0.3 =0
-2I1 + 2 I2 = – 0.3 (2)
I1 = 0.73 mAmperios
I2 = 0.57 mAmperios
IR1= 0.73 mAmperios
IR2= 0.73-0.57 = 0.16 mAmperios
IR3 = 0.73 mAmperios
VR1= (0.73mA)(1k
)=0.73 VoltiosVR2= (0.16mA)(2k
)=0.32 VoltiosVR3= (0.73mA)(10k
)=7.3 VoltiosID1 = IR1 = 0.73 mAmperios
ID2 = 0.57 mAmperios.
- En el circuito electrónico de la figura 3.p, efectuar lo que a continuación se indica:
Figura 4.p. Circuito a Implementar.
- Implementar el circuito electrónico y ajustar la fuente de voltaje regulable según el valor que se indican en la figura 4.p.
Respuesta: IR1=2.7 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R1 de 1k.
Respuesta: IR2=2.7 mAmperios.
- Medir el valor de la corriente que pasa a través de la resistencia R2 de 2k.
Respuesta: VR1=2.7 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje de la resistencia R1 de 1K.
Respuesta: VR2=5.54 Voltios.
- Medir el valor de la caída de voltaje sobre la resistencia R2 de 2KW .
Respuesta: Vd1=0.7 Voltios.
- Medir el voltaje del diodo D1.
Respuesta: Vd2=0.36 Voltios.
- Medir el valor del voltaje del diodo D2.
Respuesta: Id1=2.7m Amperios.
- Medir el valor de la corriente del diodo D1.
Respuesta: Id2=0.0 Amperios.
- Medir el valor de la corriente del diodo D2.
Respuesta: Id3=2.6m Amperios.
- Medir el valor de la corriente del diodo D3.
Respuesta: toda fluye por el diodo D3.
- ¿Que sucede con la corriente que pasa por los diodos D2 y D3?
Respuesta: Como D2 sólo conduce a partir de los 0.7 voltios y D3 lo obliga a trabajar a 0.36, entonces D2 no conduce.
- ¿Qué sucede con el diodo D2?
Respuesta: ITOTAL=2.7m Amperios.
- ¿Cuál es el valor de la corriente total del circuito?
Respuesta: PTOTAL=25m Watts.
- ¿Cuál es el valor de la potencia total del circuito?
- Realizar el cálculo matemático para la red de la figura 4.p y determinar la caída de voltaje en cada resistencia, las corrientes I, I2 y I3 y la potencia en los diodo D1, D2 y D3 y total al circuito.
- En el circuito electrónica de la figura 4.p, efectuar lo que a continuación se indica:
El diodo D2 se abre porque D3 lo hace trabajar a 0.3 voltios por lo tanto no conduce.
Lvk
-9 + I R1 + 0.7 + 0.3 + I R2=0
3 I = 8
I = 
2.7mAmperios = IR1=IR2
VR1 =2.7(1)= 2.7 voltios
VR2 =2.7(2)= 5.4 voltios
ID1= 2.7 mAmperios
ID2 = 5.4 mAmperios
Conclusiones de la Investigación.
A través de la investigación pudimos comprender el funcionamiento de un diodo emisor de luz (LED). Que prácticamente es un diodo común y corriente, pero con ciertas variaciones en su fabricación, que permiten que cuando el diodo sea conectado en directa, el exceso de energía de los electrones en movimiento sea liberado en forma de luz.}
El display de 7 segmentos es ampliamente utilizado en aplicaciones electrónicas para mostrar datos al usuario. Pero a pesar de su gran utilidad tiene ciertas limitaciones que han llevado a desarrollar otros displays que pueden estar formados por más de 8 LED’s.
Conclusiones de la Práctica.
De las prácticas de laboratorio se pudo observar que el comportamiento de un diodo en la vida real difiere un poco del comportamiento teórico. Específicamente, difieren en el voltaje de ruptura, este variaba de un circuito a otro, en algunos casos el diodo de Silicio comenzaba a conducir a un voltaje tan bajo como 0.55 Voltios. Por otro lado el diodo de Germanio, cuyo voltaje de ruptura teórico es de 0.3 Voltios, alcanzó un voltaje de trabajo de 0.36 Voltios sin quemarse.
Cuando dos diodos del mismo tipo (por ejemplo, Silicio) son colocados en paralelo, trabajan ambos al mismo voltaje sin ningún problema, y la corriente se divide por partes iguales en ambas ramas a menos que se coloquen resistencias de distinto valor nominal.
Cuando se ponen a trabajar en paralelo dos diodos de distinto tipo (Silicio-Germanio), el voltaje dominante será el del diodo con menor voltaje de ruptura, que en este caso fue el diodo de Germanio (0.3 voltios), lo que significa que el otro diodo (Silicio), que necesita 0.7 voltios para comenzar a trabajar, no conducirá debido a que lo limita el diodo de Germanio.
Libros:
1) Circuitos y Dispositivos Electrónicos
RJ Tocci
3ª. Edición
Sitios Web:
1) http://www.cienciasmisticas.com.ar
2) http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/semi/led/index.html
3) http://www.elrincondelvago.com
4)
APLICACIONES
Display De Cristal Líquido (Lcds)
Los LCD’s difieren de otros tipos de displays en que no generan luz sino que trabajan con la reflexión de la luz. El principio de funcionamiento es sencillo. Estos cristales líquidos están formados por unas moléculas alargadas con forma de puro, que se llaman moléculas nemáticas y se alinean con una estructura simétrica. En este estado el material es transparente. Un campo eléctrico provoca que las moléculas se desalineen de manera que se vuelven opacas a la luz. De esta manera, aplicando o no aplicando un campo eléctrico (es decir, polarizando o no polarizando), podemos jugar con oscuridad o transparencia respectivamente. Si aplicamos el campo localmente en geometrías iguales al display de 7 segmentos, conseguiremos un display análogo al de los LED’s pero con cristal líquido.
En la construcción de un LCD se depositan electrodos transparentes en la cara interior de los cristales, tal y como aparece en la figura i). Estos electrodos tienen la geometría deseada, por ejemplo, el display de 7 segmentos. El espesor del cristal líquido es muy pequeño, del orden de 0.01mm.
Si no se polarizan los terminales, al incidir la luz sobre el cristal frontal, pasa a través del cristal líquido y es reflejada por el espejo incidiendo en el ojo que está mirando. El resultado: todo se ve de color claro.
Si polarizamos un electrodo, por ejemplo, el electrodo a, el cristal líquido pegado al electrodo se vuelve opaco, negro, oscuro. La luz ya no es reflejada.
Figura I). Esquema constructivo de un LCD
Existen diferentes tipos de "displays", según la utilización para la que están diseñados. El más elemental es el "display" de 7 segmentos, diseñado para representar números que van del 0 al 9 como ya lo vimos anteriormente. Con este tipo de indicador luminoso también se pueden representar algunas letras, pero éstas son unas veces mayúsculas (como la A) y, otras, minúsculas (como la b o la d). Aun así, es imposible generar algunos caracteres como la Y o la X, entre otras.
Para solucionar estos problemas se han diseñado otros tipos distintos de "displays", llamados alfanuméricos. Existen dos tipos básicos:
Figura 3.
Indicadores luminosos numéricos y alfanuméricos. a) Aspecto físico de un "display" numérico de 7 segmentos. b) Tabla de caracteres y números que se pueden representar en el "display" de 7 segmentos. c) Aspecto físico de un "display" alfanumérico de 16 segmentos. d) Idem. de un "display" alfanumérico de 35 puntos. e) Tabla de caracteres y números que pueden ser representados en el "display" de 16 segmentos
El de 16 segmentos, que muestra el esquema de la figura ii-c,
y el de 35 puntos, en la figura ii-d.
El primero es muy parecido al de siete segmentos, pero usa dieciséis segmentos para poder representar un mayor número de caracteres y, en este caso, también signos especiales como los indicados en la figura ii-e. El segundo, como se puede observar en la figura ii-d, es, en realidad, una matriz de puntos ordenados en siete filas de cinco puntos por cada fila. Como es lógico pensar, la capacidad de realizar símbolos o caracteres es ahora superior a la del "display" de 16 segmentos.
Julio Martinez
Violeta Galvez
Aleksei Lemus
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