Dispositivos fotoelétricos de dos terminales. Características básicas (página 2)

La eficiencia de radiación luminosa depende fundamentalmente de la corriente que atraviesa el LED, así como el área, la geometría de la unión semiconductora y el tamaño del contacto eléctrico.

• APLICACIONES

Una gran aplicación de los Led reside en la construcción de pequeñas lámparas, encapusando el semiconductor en un recinto de plástico con una superficie transparente, situada en la región inmediatamente superior a la unión P-N.

• CARACTERÍSTICAS

Los parámetros que caracterizan el funcionamiento de un LED y que sirven de base para la elección del modelo más adecuado para la aplicación concreta a la que se le va a destinar, son las siguientes:

• Eficiencia.

• Color.

• Directividad.

• Tensión Directa.

• Corriente Inversa.

• Disipación de Potencia.

• LA EFICIENCIA

Es la relación entre la intensidad luminosa emitida, medida en unas unidades llamadas milicadenas (mcd) y la corriente eléctrica en mA que produce dicha radiación.

• EL COLOR

Depende de la frecuencia de la radiación, existiendo tres que son los que han estandarizado la mayoría de los fabricantes, se trata del rojo, verde y amarillo-anaranjado. En el caso de Led infrarrojos, la radiación no será visible, y por lo tanto, este factor no existirá.

• LA DIRECTIVA

Está definida por el máximo ángulo de observación de luz que permite el tipo concreto de LED, respecto al eje geométrico del mismo. Este parámetro depende de la forma del encapsulado, así como la existencia o no de una lente amplificadora incluida en el mismo. En los modelos de mayor directividad este ángulo es pequeño y tienen la apariencia de producir una intensidad luminosa más elevada que los otros, en los que la luz se reparte sobre una superficie mucho mayor.

Cada modelo de Led dispone de una curva de directividad en la que se representa el nivel de intensidad luminosa en función del ángulo de observación. Esta curva sirve de mucha utilidad para la elección de un modelo determinado.

• LA TENSIÓN DIRECTA (VF)

Es la diferencia de potencial que se produce en los dos terminales del LED cuando le atraviesa la corriente de excitación. Está comprendido entre 1,5 y 2,2 V para la mayoría de los modelos.

• LA CORRIENTE INVERSA (IR)

Es la máxima corriente que es capaz de circular por el LED cuando se le somete a una polarización inversa. Valores típicos de este parámetro se encuentran alrededor de 10 microamperios.

• LA DISIPACIÓN DE POTENCIA

Es la fracción de la potencia que absorbe el LED y no transforma en radiación visible, teniéndola que disipar al ambiente en forma de calor. En las aplicaciones clásicas de los LED se necesita una resistencia en serie con el mismo, con la misión de limitar la corriente que circula por él, absorbiendo la diferencia de potencial entre la fuente de alimentación y la tensión directa (Vf). El valor de esta resistencia se calcula mediante la fórmula siguiente:

R = VA – VF / IF

En la que VA es el valor en voltios de la tensión de la fuente, VF es la tensión directa ya conocida e IF es la corriente directa que debe de circular por el LED para alcanzar la intensidad luminosa esperada.

La indicación de la polaridad de los terminales se realiza haciendo que el terminal que corresponde al ánodo tenga una longitud mayor que el del cátodo. Además, se añade un pequeño aplanamiento en la cápsula en una zona próxima al terminal catódico.

• EL LED COMO ELEMENTO BÁSICO

Los displays, a base de LED, se fabrican en una gama muy amplia de formas y tamaños. Una de las más extendidas de representación es la de siete segmentos formados por un conjunto de trazos rectos, que contienen un LED cada uno, con una estructura geométrica similar a un 8. Los segmentos se designan con las letras a, b, c, d, e, f y g. Esta forma de displays permite representar todos los números pero presenta muchas limitaciones a la hora de reproducir caracteres alfabéticos, siendo de fácil utilización desde el punto de vista electrónico, existiendo incluso circuitos integrados que transforman una señal decimal a la necesaria para el encendido de los segmentos. Una extensión de este modelo es el de nueve segmentos que presenta mayor capacidad de representación alfabética, llegando al modelo de 16 segmentos que permite realizar la totalidad de los caracteres alfanuméricos, aunque no ha sido muy aceptada en la práctica.

Otros displays están realizados a base de puntos, conteniendo un LED, que aumentan las posibilidades de representación a costa de una mayor complejidad electrónica para realizar su excitación.

LDR (RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LA LUZ)

Las LDR (Light Dependent Resistor, o Resistor Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistencias cuyo valor varia de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas.

Si bien los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y a plena luz puede variar un poco de un modelo a otro, en general oscilan entre unos 50 a 1000 ohmios (1K) cuando están iluminadas (por ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre 50K (50,000 Ohms) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras.Desde el punto de vista constructivo, las LDR están fabricadas con materiales de estructura cristalina, siendo los mas utilizados el sulfuro de cadmio y el seleniuro de cadmio, aprovechando sus propiedades fotoconductoras.

Una cuestión a tener en cuenta cuando diseñamos circuitos que usan LDR es que su valor (en Ohmios) no variara de forma instantánea cuando se pase de estar expuesta a la luz a oscuridad, o viceversa, y el tiempo que se dura este proceso no siempre es igual si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro (se dice que muestra inercia a las variaciones de la intensidad luminosa). Igualmente, estos tiempos son cortos, generalmente del orden de una décima de segundo.

Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en algunas aplicaciones, concretamente en aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de y a exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores. Pero hay muchas aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud de los cambios no es importante como en los circuitos que veremos en este articulo.

PROCEDIMIENTO

• 1. Verificación de un LED.

• a. Identificar en el LED sus extremos (Ánodo y cátodo).

• b. Usando un ohmiómetro, verificar sus resistencias directa e inversa. Llenar la Tabla 1

• c. Ajustar la fuente de corriente continua a un voltaje comprendido entre 2 a 3v y verificar la propiedad luminiscente del LED

(No usar mayor voltaje).

• d. Armar el siguiente circuito:

Tabla 2

• e. Ajustar los valores de voltaje de la fuente de c.c según se indica en la Tabla 2. Anotar los valores leídos por el miliamperímetro y el voltímetro

• 2. Verificación de un LDR (fotorresistencia).

• a. Usando el ohmímetro, verificar la propiedad fotoeléctrica del LDR. Anotar su valor resistivo en la tabla 3.

Tabla 3

• b. Armar el siguiente circuito:

• c. Medir el voltaje en el LDR y anotar los datos en la tabla 4.

• 3. Verificación de un fotodiodo.

• a. Usando al ohmímetro, verificar la propiedad fotoeléctrica del fotodiodo, anotar su valor resistivo en la tabla 5.

Tabla 5

• b. Armar el circuito mostrado:

• c. El microamperímetro deberá estar en la escala de 150uA (por lo menos). Llenar la Tabla 6.

Tabla 6

CUESTIONARIO FINAL

• 1) Explicar lo que sucede con el LED al realizar las actividades del Paso 1.

Primero calculamos su R directa del LED y obtenemos 3,109 K( y su R inversa es 39 M(.

Se observa que el LED puesto en el circuito se va encendiendo lentamente mientras se eleva el voltaje ya que al observar la tabla 2 se tiene que al aumentar el VCC también aumenta el voltaje del LED por tal motivo también su intensidad.

• 2) Explicar el funcionamiento del LDR usado en el Paso 2.

Se observa que al poner el LDR en la oscuridad (dentro de una mochila y tapado por una casaca para que no esté iluminado) su resistencia crece a mayor de 40My cuando lo exponemos a un medio iluminado su resistencia baja a 2,2ky que al poner el LDR a la oscuridad este se comporta como un circuito abierto y por tal motivo el LED se encuentra apagado, ocurre todo lo contrario cuando el LDR se encuentra iluminado ya que el voltaje circula por el circuito y el LED también se encuentra iluminado.

• 3) Explicar el funcionamiento del fotodiodo usado en el Paso3 y compararlo respecto al LDR.

El fotodiodo en el paso 3 puesto a la oscuridad su resistencia aumenta a 30My su intensidad es de 0 uA y cuando se encuentra iluminado su resistencia baja a 7ky su intensidad aumenta a 84 uA.

Comparándolo con el LDR se tiene que tanto éste como el fotodiodo actúan de manera similar en los circuitos ya que al ponerla a la oscuridad su R aumenta y si lo iluminamos su R baja.

• 4) Exponer sus conclusiones respecto al experimento.

• Para conectar LEDs de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectada al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo.

• En el LDR el valor de su resistencia varía de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas.

• En el caso del fotodiodo la aplicación de estos en los circuitos se realiza de forma que queden inversamente polarizados, con lo que producirán una cierta circulación de corriente en los momentos en que sean excitados por la luz exterior.

BIBLIOGRAFÍA

• www.monografias.com

• http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_LED

Autor:

Luis Miguel Munayco Candela