jueves, 21 de mayo de 2009

Las interferencias (Cómo evitarlas)

 

 Artículo de difusión técnica

Por Carlos Posada (Chaly29) del foro Todopic

Hola a todos los lectores, con lo siguiente tratare de explicar y aplicar circuitos para filtrar las tan molestas interferencias, sobre todo en sistemas que son microprocesados o microcontrolados.

Para esto iré describiendo los elementos y su forma de uso junto con esquemas que aplicaré a cada uno de ellos.

Los temas que trataré en este artículo serán los siguientes:

  • Capacitores o condensadores.
  • Bobinas o inductancias.
  • Varistores

  • Diodo supresor de transitorios

  • Filtros de línea
  • Descargadores gaseosos
  • Consideraciones para el diseño de PCB’s:

Capacitores:

Los capacitores como todos sabemos son elementos encargados de “almacenar” energía, y como tales si por una línea les llegara un pico o baja de tensión generado por una interferencia estos tratarán de contrarrestar ese efecto oponiéndose al cambio, si es un pico lo absorberán y si es una baja de tensión, otorgarán a la línea parte de la energía almacenada por ellos, tratando siempre que la línea se encuentre a la misma tensión.

Los símbolos usados para ellos en electrónica (entre otros) son los siguientes:

clip_image002

El primero C1 es un condensador no polarizado, entre ellos los más usado para el filtrado de interferencias (transitorios) son los de cerámica, de poliéster y los multicapa, sus apariencias son las siguientes:

clip_image004

C2 y C3 son condensadores polarizados, para este uso los mejores son los de tantalio, pero por su alto costo solo es usado en casos necesarios, también están los electrolíticos no siendo tan eficientes como los de tantalio, pero con un menor costo.

clip_image006

También les hay en formato SMD:

clip_image008

Los condensadores de cerámica para esta aplicación se usan normalmente en una capacidad de 100nF (nano-faradio) = 0.1uF (micro-faradio), los de tantalio en valores entre 1uF y 33 uF y poseen varias aplicaciones:

En fuentes de alimentación

clip_image010

Como es posible apreciar en este circuito rectificador y filtrador de una fuente, los capacitores C1, C2, C3 y C4 (cerámicos de 0.1 uF), están conectados de manera tal que filtran cualquier señal proveniente del lado del transformador, con lo cual evitamos que las señales de interferencia entren a nuestro circuito.

La función de C5 (normalmente electrolítico) es la de filtrar la señal de continua pulsante ya rectificada, pero para las señales de alta frecuencia como los son las interferencias no es muy eficiente, por tal motivo tiene aparejado en capacitor C6 (cerámico, multicapa o poliéster de 0.1uF) que realiza tal función.

En el caso de existir un circuito integrado regulador de tensión es conveniente que C6 se encuentre lo más próximo posible al pin de la entrada del mismo y que exista uno a la salida del regulador y lo más próximo a esta.

En circuitos integrados

En sistemas digitales es muy necesario asegurar que la alimentación de los distintos circuitos integrados “IC” no posea interferencia ya que podría influenciar el normal funcionamiento de los mismos, y en el caso de los sistemas microcontrolados asta lograr que el micro se “tilde” por causa de perdidas de datos.

clip_image012

En la figura podemos apreciar que C1 (cerámico o multicapa) esta para filtrar la alimentación del IC, las 3 figuras de la derecha son un ejemplo de cómo debería estar ubicado C1 dentro de una PCB, tal y como se puede apreciar esta lo más próximo posible de los pines de alimentación del IC, de nada serviría colocarlo lejos de los mismos, en este caso cada IC debe poseer 1 condensador propio y siempre respetando el tema de la proximidad al mismo.

En conjunto con resistencias

Siempre que dentro de un mismo PCB exista un circuito que conste de una resistencia alimentando un condensador y la señal sea pulsante, es conveniente que entre ellos la distancia sea lo más corta posible.

clip_image014

Como es posible apreciar en el circuito anterior debido a la alta impedancia que presenta la entrada al IC, la resistencia esta casi exclusivamente alimentando solo al condensador. Por lo tanto es siempre conveniente que el condensador esta más cercano a la resistencia que al IC ya que el conjunto de resistencia, pista del PCB y condensador pueden provocar oscilaciones que influyan el resto de la electrónica, sobre todo si los valores de corriente que por ellos circula son elevados.

Bobinas:

Las bobinas son poco usadas por el técnico aficionado para el filtrado de interferencias, pero son tan útiles como los condensadores ya que pueden cumplir casi la misma cantidad de funciones que ellos.

Las bobinas debido a su principio de funcionamiento presentan una alta impedancia a las altas frecuencias de las cuales esta formada una interferencia, por lo tanto deja pasar libremente las señales de baja frecuencia mientras que a las interferencias les presenta una gran impedancia a su paso, con lo cual estas se ven disminuidas.

En electrónica el símbolo de las bobinas es el siguiente:

clip_image016

L1 es una bobina con núcleo de aire (sin núcleo) más usada en radio frecuencia, L2 posee núcleo de Ferrite (ferrita) esta es la más común para esta aplicación y L3 posee núcleo de hierro y es usada para bobinas de muy alta impedancia.

Los valores más usado para el filtrado de las interferencias esta comprendido entre los 100 uH (micro Henry) y 50 mH (mili-Henry)

Entre los muchos formatos que existen, los siguientes son los más comunes de los usados en electrónica de baja y media potencia.

clip_image018

En fuentes de alimentación

Las bobinas en las fuentes de alimentación se usan para complementar el filtrado que ya realizan los capacitores, nunca una bobina esta sola en una fuente de alimentación.

clip_image020

Como se aprecia en el esquema, luego de que la corriente continua pulsante sale del rectificador es filtrada en su mayoría por los condensadores C1 y C2, luego L1 se encarga de “evitar” de que las interferencias pasen, para que luego C3 y C4 vuelvan a realizar un nuevo filtrado.

Normalmente el valor de C1 y C2 es muy superior a los de C3 y C4, con esto conseguimos que el rizado de la continua sea lo menor posible antes de pasar por L1 ya que cuanto menor esa lograremos que menos se caliente L1 por tratar de filtrar el rizado de la continua, en condiciones normales el valor de C3 y C4 es de solo el 10% de C1 y C2 respectivamente.

Otra cosa a tener en cuenta es que por L1 esta pasando toda la intensidad que es entregada por la fuente, por tal motivo su bobinado debe ser capas de soportar ese nivel de corriente.

Normalmente es esta aplicación las bobinas posees núcleo de ferrite.

Desacople de circuitos dentro de un mismo PCB

Hay ocasiones que dentro de un mismo PCB coexisten varios tipos de circuitos que son alimentados por la misma fuente, por tal motivo es necesario desacoplar las alimentaciones para evitar que las posibles interferencias generadas por uno de ellos hagan funcionar de mala manera al otro de los circuitos, este es el caso de un circuito lógico que comanda un Driver y ambos lo alimenta la misma fuente.

En el circuito de más abajo se ve un ejemplo de lo citado más arriba, la corriente proveniente de la fuente de alimentación es filtrada primeramente por C1 y C2 y alimenta la parte lógica del circuito, luego es filtrada nuevamente por L1, C3 y C4 evitando que las interferencias provocadas por el circuito driver retornen a la parte lógica y la interfieran.

clip_image022

Otra posible configuración y más usada cuando las corrientes manejadas por el driver son elevadas es la siguiente. Este circuito permite que ambas partes posea su propio filtrado con la consiguiente ventaja tanto en filtrado como en diseño, ya que independizar completamente ambas partes.

clip_image024

En circuitos integrados

Es posible aplicar las bobinas para filtrar la alimentación de los circuitos integrados, aunque es muy poco usado.

clip_image026

Al igual que en el caso del condensador, tanto la bobina como los condensadores deben estar lo más próximo al IC, ya que de estas lejos no tendría sentido ya que las interferencias podrían nuevamente filtrarse en la línea de la alimentación.

En este caso es posible usar una bobina pequeña (tipo resistencia) de un valor entre 100 uH y 560 uH, pero como la bobina solo refuerza un filtrado mejor, hay que colocar entre ella y el IC un condensador de 0.1uF cerámico (como en el ejemplo de los capacitores) acompañado de uno del tipo electrolítico de valor suficiente para el consumo que presentaré el circuito integrado en cuestión, ya que de no ponerlo podemos provocar que el rizado de la alimentación del mismo se vea incrementado por el consumo muy variante del mismo.

Varistores:

Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o CORRIENTE ALTERNA.

Los varistores tienen la ventaja sobre los diodos (supresores de transitorios) que, al igual que ellos pueden absorber energías transitorias (incluso más altas) pero además pueden suprimir los transitorios positivos y negativos.

Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esa manera los componentes sensibles del circuito.

En electrónica su símbolo es el siguiente:

clip_image028

Y entre otras posibilidades las apariencias físicas más comunes de ellos es esta:

clip_image030

La principal característica a tener en cuenta a la hora de seleccionar un varistor es su tensión nominal de funcionamiento y los hay desde unos pocos voltios hasta cercano a los 1000V, otra característica no menos importante es la intensidad que por ellos puede circular que va en relación directa con la potencia de los transitorios que pueden disipar.

En fuentes de alimentación

En las fuentes de alimentación normalmente se usan en la parte de entrada de la misma y se los puede ver acompañados de una bobina de filtrado.

clip_image032

La bobina de esta realizada sobre un núcleo de ferrita y posee 2 bobinados realizados en el mismo sentido de giro, la bobina junto al varistor evitara que los transitorios lleguen a la parte principal de la fuente, ya sea esta realizada con un transformador y una fuente del tipo switching.

En el caso de que la fuente sea realizada con un transformador también se los puede ver en el secundario del mismo, como lo demuestra el esquema:

clip_image034

En el esquema hay 2 varistores, pero normalmente es usado solo uno que se encuentra ubicado sobre el primario del transformador, pero en casos extremo y por su bajo costo puede ser necesario colocar uno también en el secundario de dicho transformador.

En circuitos:

En circuitos sobre todos los que manejar cargas ya sean inductivas como capacitivas que es necesario poder filtrar los transitorios que las mismas cargas generan en su normal funcionamiento, en el ejemplo se demuestra uno de los modos de conexión para esta caso.

clip_image036

Otra forme de uso es en la misma salida del driver y en paralelo a la carga misma, donde ya se deberá tener la precaución de seleccionar muy adecuadamente tanto la tensión nominal como la corriente para el varistor, un ejemplo de este uso es el siguiente.

clip_image038

Saliendo del tema central, nótese que dentro de las ventajas ya comentadas de los varistores, también esta la de ser una eficaz protección por sobre tensiones para nuestros circuitos según el siguiente esquema.

clip_image040

Diodo supresor de transitorios:

Los diodos supresores de transitorios o también (transient voltage suppressors diode), los podríamos comparar con los zener, en un primer vistazo, sus funcionamientos son parecido, pero este esta diseñado y construido de tal manera que son muy rápidos y permiten corrientes muy altas por periodos pequeños tiempos.

La ventaja que poseen es que dejan una muy pequeña tensión residual de los transitorios que por él son filtrados, los hay tanto para corrientes alternas (bi-direccionales, como para corriente continua (uni-direccionales)

Su apariencia física es similar a la de cualquier otro diodo y los hay de diversos formatos según la potencia en transitorios que son capaces de absorber.

Al igual que los Varistores, ellos son seleccionados por la tensión, corriente y potencia de funcionamiento.

Las aplicaciones de los mismos son muy similares a la de los varistores, pero hay que tener cuidado ya que si usáramos un diodo unidireccional en una línea de corriente alterna provocaríamos un corto circuito con la posible rotura tanto del diodo como cualquier parte del resto del circuito.

clip_image042

clip_image044

Filtros de línea:

Los filtros de línea son dispositivos que nos permiten eliminar el ruido eléctrico generado por otros equipos, ellos constan en su construcción de bobinas, condensadores y en algunos casos varistores, como se aprecia son una sencilla unión de los elementos ya explicados.

Este es el caso más común de filtro de línea

clip_image046

Como se puede apreciar su construcción es muy sencilla y solo consta de 2 condensadores de 0.1uF y de tensión suficiente, y una bobina realizada sobre un núcleo de ferrita y con ambos bobinados enrollados en el mismo sentido, tanto el alambre como el núcleo para la bobina deben ser de la sección adecuada a la intensidad que por ellos a de pasar

También hay modelos comerciales que dentro de una misma cápsula ya traen todo lo necesario, sus apariencias varían debido a la gran variedad de modelos que hay, en la imagen inferior se pueden apreciar algunos de ellos.

Los hay tanto para montaje en panel, como para PCB o en forma de módulos.

Sus principales características son la intensidad que pueden soportar y la tensión de funcionamiento.

clip_image048

Descargadores gaseosos:

Los descargadores gaseosos son principalmente usados para filtrar y descargar a tierra las altas tensiones generadas por las situaciones atmosféricas, pero también son de utilidad para el filtrado de tensiones parásitas muy grandes generados por algunos elementos eléctricos.

Su apariencia es la siguiente

clip_image050clip_image052

Como se aprecia en la imagen, los a tanto simples como dobles, en los dobles el pin central se conecta a la puesta a tierra o a la masa del equipo y los laterales son conectados a cada uno de los cables de la alimentación, los simples aparte de poder usar 2 de la manera como se menciona con anterioridad, también se pueden conectar directamente entre ambos cables de la alimentación.

La principal características de ellos es la tensión para la que están construidos.

Para la protección de equipos de la electricidad atmosférica se los usa en conjunto con un fusible tal como lo demuestra el esquema.

clip_image054

Como es de apreciar, en este caso en particular es muy importante disponer de una puesta a tierra de buena calidad, ya que de esta dependerá la protección del equipo, los fusibles a emplear debes ser del tipo rápido (ya que protegerán de mejor manera que los comunes) y de 250mA por lo tanto este circuito no es posible usarlo donde la fuente de alimentación necesite más que esa corriente para el normal funcionamiento, las bobinas y los condensadores disminuyen en pico de tensión que llegara al circuito antes que los fusibles hayan actuado,

Consideraciones para el diseño de PCB’s:

Masas independientes:

Las pistas de masas en el diseño de una PCB son muy importantes, ya que la mala disposición o ejecución de las mismas puede atraer consecuencias negativas en el funcionamiento correcto del circuito en general.

Como todo conductor de los usados normalmente en electrónica posee una resistencia eléctrica, en ellos se produce una caída de tensión que es proporcional a la intensidad que los recorre e inversamente proporcional a la resistencia que presentan

Por lo tanto si una misma pista de PCB es la encargada de conectar la masa de la fuente con dos circuitos integrados, en esta pista a de producirse una caída de tensión según sea el consumo de los IC, entonces en la medida que el consumo de los IC varia esta tensión también lo hará, por lo tanto podemos decir que tendremos una señal de alterna entre la masa de la fuente y la de los IC, como ambos IC están unidos por sus masas podemos decir que hay la misma variación para ambos, por lo tanto esta variación que puede ser solo producida por 1 de los integrados puede influenciar al otro de manera no deseada.

Entonces el consejo es que cada IC o sector que posea diferenciación con respecto a otro es conveniente que posea masas independientes asta él ultimo condensador de la fuente de alimentación.

Observando el grafico se puede llegar a comprender de mejor manera.

clip_image056

Esto hay que tenerlo en cuenta sobre todo si en una misma PCB se encuentran circuitos digitales y analógicos, ya que los digitales saben ser grandes generadores de transitorios y si los analógicos son usados para la medición de algún parámetro, estos últimos pueden obtener problemas de lectura.

Lógica y driver en la misma PCB:

Siempre que en la misma PCB deban coexistir tanto la parte lógica como la de potencia, es conveniente que se hallen lo más distante posible la una de la otra, de esta manera se evitara que las interferencias sean acopladas de manera inductiva.

Si la parte lógica funciona con una tensión distinta a la de potencia y se usa un regulador para obtener la misma es conveniente que dicho regulador se encuentre lo más próximo a la parte lógica, ya que de esta manera toda interferencia sé vera reducida por la acción del propio regulador. También se evitará que a lo largo de la línea de alimentación que lleva la tensión regulada a la lógica se le puedan inducir corrientes por el funcionamiento da la parte de potencia.

Un ejemplo para que el concepto se entienda mejor.

clip_image058

Opto-acopladores:

Otra manera eficiente de filtrar la interferencia generadas por los circuitos de potencia es el uso de opto-acopladores, que aparte de permitir un aislamiento de las altas tensiones usadas normalmente en los sectores del Driver evitan que los transitorios puedan llegar al circuito lógico por medio de las líneas de control.

La apariencia de los mismos es la siguiente.

clip_image060

Se debe tener en cuenta de elegir el opto-acoplador correcto para el uso que le daremos, sobre todo si por ellos debe pasar una señal mayor a 5000 hz.

Chasis del equipo:

En caso que el equipo electrónico deba funcionar en un ambiente muy ruidoso eléctricamente hablando o que parte del circuito posea una alta sensibilidad, es conveniente que todo el conjunto (fuente, PCB, etc.) este alojado un único gabinete metálico, y que el mismo se encuentre conectado tanto a masa del circuito como a la puesta a tierra.

De esta manera el gabinete actuara de blindaje para las interferencias.

Si un sensor que necesite una alta precisión no tiene conexión directa a la PCB y llega a ella por medio de un cable, este deberá ser del tipo mallado, entonces la malla por un extremo será conectada al terminal de entrada del sensor al gabinete, y por el otro extremo se conectara a la PCB, de esta forma la “masa” del terminal de entrada debe estar aislado eléctricamente del gabinete.

Para todo diseño en el cual algún sensor trabaje de forma analógica, es conveniente que la salida de esta sea por control de corriente y no de tensión, si esto no es posible la entrada del circuito al cual esta conectado el sensor debe ser del tipo balanceada, para poder evitar en mayor medida toda interferencia.

Tamaño de las pistas:

En un circuito donde la sensibilidad es alta, las pistas deben ser lo mas corta y ancha posibles, de esta forma se evitara en gran medida las interferencias por inducción, las mismas consideraciones hay que tener en cuenta si las frecuencias que pasan por tal pista son elevadas.

En la medida de lo posible, la masa debe tratar de ocupar la mayor cantidad de espacio dentro de una PCB, de esta forma se completa el llamado “plano de masa” el cual atenúa en gran medida cualquier efecto de inducción que ocurra entre pistas lindantes.

La sección de una pista debe poder soportar adecuadamente la corriente que por ella a de circular, de lo contrario se producirán caídas de tensión que generarán transitorios.

Las curvas de las pistas debe tratarse de que no superen un ángulo máximo de 45°, de lo contrario si la señal que por ella circula es de la suficiente frecuencia, podría producirse una auto inducción sobre la misma y actuar como una bobina desformando la señal y asta produciendo auto-oscilaciones según el circuito del cual se trate.

Nota del autor:

Esto es solo una guía para que el aficionado y algunos técnicos puedan tomar en cuenta algunos de los elementos que tienen a su alcance para controlar las tan indeseables interferencias, de ninguna manera es la ultima palabra sobre este tema ya que es muy amplio para tratarlo con tan poca información, pero espero que a más de un colega les sea de ayuda a la hora de paliar con un circuito que presente este inconveniente.

Por sugerencias este es mi e-mail: fcp_19@hotmail.com

Un saludo a todos y que tengan éxitos con sus emprendimientos.

Atte. CARLOS

Información técnica sobre Leds

 

Artículo de difusión técnica publicado por:

Ing. Gustavo Martin
dbup@ciudad.com.ar

Introducción

Casi todos estamos familiarizados con los leds, los conocemos de verlos en el frente de muchos equipos de uso cotidianos, como radios, televisores, teléfonos celulares y display de relojes digitales, sin embargo la falta de una amplia gama de colores y una baja potencia lumínica han limitado su uso considerablemente. No obstante eso esta cambiando gradualmente con la introducción de nuevos materiales que han permitido crear leds de prácticamente todo el espectro visible de colores y ofreciendo al mismo tiempo una eficiencia lumínica que supera a la de las lámparas incandescentes. Estos brillantes, eficientes y coloridos nuevos leds están expandiendo su dominio a un amplio rango de aplicaciones de iluminación desplazando a su anterior campo de dominio que era el de la mera indicación. Si consideramos su particularidad de bajo consumo energético y su prácticamente imbatible ventaja para su uso en señalamiento exterior (carteles de mensaje variables y señales de transito) tendremos que el futuro de estos pequeños dispositivos semiconductores es realmente muy promisorio tal como lo indican los números actuales de crecimiento de mercado a nivel mundial.

Cómo funcionan los leds?

Para responder esta respuesta correctamente tendremos que empezar diciendo que el led es un diodo que emite luz (Light emitting Diode) y que un diodo es un semiconductor y que los semiconductores están hechos fundamentalmente de silicio. Como veremos mas adelante los led están hechos de una gran gama de elementos de la tabla periódica, pero nos ocuparemos ahora de explicar el funcionamiento del diodo a través del comportamiento del Silicio, ya que este es el material fundamental y mas popular de la electrónica moderna.

El silicio es un elemento muy común en la naturaleza, tal es así que se encuentra en la arena de las playas y en los cristales de cuarzo. Si miramos donde se encuentra el Silicio (SI) en la tabla periódica de los elementos lo encontraremos con el numero atómico 14 y sus vecinos inmediatos son el Galio (Ga), Aluminio (Al), Boro (B), Carbono (C), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Arsénico (As) y Germanio (Ge). Recuerden estos elementos porque forman parte de los distintos tipos de tecnologías de leds y son los que determinaran el color de emisión.

El carbono, el silicio y el galio poseen una propiedad única en su estructura electrónica, cada uno posee 4 electrones en su orbita externa lo que les permite combinar o compartir estos electrones con 4 átomos vecinos, formando así una malla cuadricular o estructura cristalina, de esta forma no quedan electrones libres como en el caso de los conductores que poseen electrones libres en su ultima orbita que pueden moverse a través de los átomos formando así una corriente eléctrica.

Por lo dicho, el silicio en su forma pura es básicamente un aislante. Podemos hacerlo conductor al mezclarlo con pequeñas cantidades de otros elementos, a este proceso se lo denomina “dopaje”. Hay dos tipos de dopaje:

Dopaje N: En este caso el silicio se dopa con Fósforo o Arsénico en pequeñas cantidades. El Fósforo y el Arsénico tienen 5 electrones en su orbita externa que terminan sobrando cuando se combina en una red de átomos de silicio. Este quinto electrón se encuentra libre para moverse, lo que permite que una corriente eléctrica fluya a través del Silicio. Se necesita solo una pequeña cantidad de dopaje o impurezas para lograr esta corriente, por ejemplo al agregar un átomo de impurezas por cada 108 (1000 millones) átomos de Silicio se incrementa la conductividad en un factor de 10. Los electrones tienen una carga negativa, por eso se llama dopaje tipo N.

Dopaje P: En este caso el silicio se dopa con Boro o Galio en pequeñas cantidades. El Boro y el Galio tienen 3 electrones en su orbita externa por lo que termina faltando un electrón cuando se combina en una red de átomos de Silicio. Este electrón faltante ocasiona que se formen huecos en la red. Estos huecos permiten que se circule una corriente a través del Silicio ya que ellos aceptan de muy buena gana ser “tapados” por un electrón de un átomo vecino, claro que esto provoca que se forme un hueco en el átomo que desprendió dicho electrón, este proceso se repite por lo que se forma una corriente de huecos a través de la red. Es de notar que en todos los caso lo único que se mueve fuera del átomo son los electrones, pero en este caso dicho movimiento provoca un efecto similar o equivalente al movimiento de huecos. Se necesita solo una pequeña cantidad de dopaje o impurezas para lograr esta corriente. Los agujeros tienen una carga positiva, por eso se llama dopaje tipo P

Tanto el Silicio dopado N como el Silicio dopado P tienen propiedades conductoras pero a decir de verdad no son muy buenos conductores de ahí el nombre de semiconductor.

Por separado ambos semiconductores no dicen mucho, pero cuando se juntan producen efectos interesantes, especialmente entre la juntura de ambos.

Veremos que sucede cuando se combina ambos materiales

Creando el diodo

Cuando unimos Silicio N y Silicio P, tenemos una juntura semiconductora P-N este es el dispositivo semiconductor mas simple y es conocido con el nombre de diodo y es la base de toda la electrónica moderna.

El diodo permite la circulación de corriente en un sentido pero no en el sentido contrario tal como sucede en los molinetes de subte con las personas.

Cuando conectamos el diodo a una batería con el terminal P al borne negativo y el terminal N al borne positivo (lo conectamos en inversa) tenemos que en el primer caso los huecos son atraídos por los electrones que provienen del terminal negativo de la batería y ese es el fin de la historia. Lo mismo sucede del lado N, los electrones libres son atraídos hacia el terminal positivo.

Por lo tanto no circula corriente por la juntura ya que electrones y agujeros se movieron en sentido contrario (hacia los terminales del diodo)

Si damos vuelta el diodo (lo conectamos en directa), tenemos que los electrones libres del terminal N se repelerán con los electrones libres del terminal negativo de la batería por lo que los primeros se dirigirán a la zona de juntura. En el terminal positivo tenemos que los huecos del terminal P se repelerán con los huecos del terminal positivo de la batería por lo tanto los huecos del semiconductor se dirigirán a la juntura.

En la juntura los electrones y los huecos se recombinan formando así una corriente que fluirá en forma permanente.

Un diodo real cuando se conecta en reversa tiene una pequeña corriente de perdida del orden de los 10 microamperes que se mantiene aproximadamente constante mientras la tensión de la batería no supere un determinado nivel, luego del cual la corriente crece abruptamente, esta zona se llama zona de ruptura o avalancha. Generalmente esta zona queda fuera de las condiciones normales de funcionamiento. Hay que mencionar que dicha corriente inversa es casi linealmente dependiente de la temperatura.

Cuando el diodo se conecta en directa veremos que sobre sus extremos se produce una caída de tensión del orden de los 0.6 volts para los diodos de silicio normales. Esta caída de tensión es un reflejo de la energía necesaria para que los electrones salten la juntura y es característica de cada material. Este valor es conocido como potencial de salto de banda (band gap)

Tenemos entonces que para sacar un electrón de su orbita necesitamos energía y que esta se pierde en el transcurso de su recorrido dentro del diodo, esta energía se transforma en radiación, básicamente calor u ondas infrarrojas en un diodo normal.

De diodos a Leds

Como dijimos, si la energía que se necesita es pequeña, se tendrá que dicha energía se emitirá en ondas infrarrojas de relativamente baja frecuencia, si el material necesitara mas energía para que se produzca el paso de la corriente, las ondas que emitirá el diodo tendrían mas energía y se pasaría de emitir luz infrarroja a roja, naranja, amarilla, verde, azul, violeta y ultravioleta.

O sea el diodo emitiría luz monocromática en el espectro visible y más allá. Ya tenemos el led!!!

Por supuesto a más alta frecuencia mayor será la caída de tensión por lo que pasaremos de 0.6v de caída para un diodo normal a 1,3 v para un led infrarrojo, 1,8 v. para un led rojo, 2,5 v. para uno verde, y 4,3v. para un led azul y más de 5v. para un led ultravioleta.

Estas distintas longitudes de ondas se forman combinando distintas proporciones de materiales, los mismos que se enumeraron al inicio.

Encapsulado de los leds

Existen numerosos encapsulados disponibles para los leds y su cantidad se incrementa de año en año a medida que las aplicaciones de los leds se hacen mas especificas.
Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la figura 1.1 la cual representa tal vez el encapsulado mas popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. de diámetro.

clip_image001

Fig 1.1 Partes constitutivas de un LED

Como vemos el led viene provisto de los dos terminales correspondientes que tienen aproximadamente 2 a 2,5 cm de largo y sección generalmente de forma cuadrada. En el esquema podemos observar que la parte interna del terminal del cátodo es más grande que el ánodo, esto es porque el cátodo esta encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo tanto será este terminal el encargado de disipar el calor generado hacia el exterior ya que el terminal del ánodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el cual prácticamente no conduce calor. Es de notar que esto no es así en todos los leds, solo en los últimos modelos de alto brillo y en los primeros modelos de brillo estándar, ya que en los primeros led de alto brillo es al revés. Por eso no es buena política a la hora de tener que identificar el cátodo, hacerlo observando cual es el de mayor superficie. Para eso existen dos formas más convenientes, la primera y más segura es ver cual es el terminal mas corto, ese es siempre el cátodo no importa que tecnología sea el led. La otra es observar  la marca plana que también indica el cátodo, dicha marca plana es una muesca o rebaje en un reborde que tiene los leds. Otra ves este no es un método que siempre funciona ya que algunos fabricantes no incluyen esta muesca y algunos modelos de leds pensados para aplicaciones de cluster donde se necesitan que los leds estén muy pegados, directamente no incluye este reborde.
El terminal que sostiene el sustrato cumple otra misión muy importante, la de reflector, ya que posee una forma parabólica o su aproximación semicircular, este es un punto muy critico en la fabricación y concepción del led ya que un mal enfoque puede ocasionar una perdida considerable de energía o una proyección despareja.
Un led bien enfocado debe proyectar un brillo parejo cuando se proyecta sobre una superficie plana. Un led con enfoque defectuoso se puede identificar porque proyecta formas que son copia del sustrato y a veces se puede observar un aro mas brillante en el exterior de circulo, síntoma seguro de que la posición del sustrato se encuentra debajo del centro focal del espejo terminal.
Dentro de las características ópticas del led aparte de su luminosidad esta la del ángulo de visión, se define generalmente el ángulo de visión como el desplazamiento angular desde la perpendicular donde la potencia de emisión disminuye a la mitad. Según la aplicación que se le dará al led se necesitara distintos ángulos de visión así son típicos leds con 4,6,8,16,24,30,45,60 y hasta 90 grados de visión. Generalmente el ángulo de visión esta determinado por el radio de curvatura del reflector del led y principalmente por el radio de curvatura del encapsulado. Por supuesto mientras mas chico sea el ángulo y  a igual sustrato semiconductor se tendrá un mayor potencia de emisión y viceversa
Otro componente del led que no es muestra en la figura pero que es común encontrarlo en los led de 5mm son los stand-off o separadores, son topes que tienen los terminales y sirven para separar los leds de la plaqueta en aplicaciones que así lo requieren, generalmente si se va colocar varios leds en una plaqueta conveniente que no tenga stand - off ya que de esta forma el encapsulado del led puede apoyarse sobre la plaqueta lo que le dará la posición correcta, esto es especialmente importante en leds con ángulo de visión reducido.

Por ultimo tenemos el encapsulado epoxi que es el encargado de proteger al semiconductor de las inclemencias ambientales y como dijimos ayuda a formar el haz de emisión.
Existen básicamente 4 tipos de encapsulado si lo catalogamos por su color.

Transparente o clear water (agua transparente): Es el utilizado en leds de alta potencia de emisión, ya que el propósito de estos leds es fundamentalmente iluminar, es importante que estos encapsulados no absorban de ninguna manera la luz emitida.

Coloreados o tinted: Similar al anterior pero coloreado con el color de emisión de sustrato similar al vidrio de algunas botellas, se usa principalmente en leds de mediana potencia y/o donde sea necesario identificar el color del led aun apagado.

Difuso o difused: Estos leds tiene un aspecto mas opacos que el anterior y están coloreados con el color de emisión, poseen pequeñas partículas en suspensión de tamaño microscópicos que son las encargadas de desviar la luz, este tipo de encapsulado le quita mucho brillo al led pero le agrega mucho ángulo de visión ya que los múltiples rebotes de la luz dentro del encapsulo le otorgan un brillo muy parejo sobre casi todos los ángulos prácticos de visión.

Lechosos o Milky: Este tipo de encapsulado es un tipo difuso pero sin colorear, estos encapsulado son muy utilizados en leds bicolores o multicolores. El led bicolor es en realidad un led doble con un cátodo común y dos ánodos ( 3 terminales) o dos led colocados en contraposición (2 terminales). Generalmente el primer caso con leds rojo y verde es el mas común aunque existen otras combinaciones incluso con mas colores.

Es muy importante hacer notar que en todos los casos el sustrato del led es el que determina el color de emisión y no el encapsulado. Un encapsulado con frecuencia de paso distinta a la frecuencia de emisión del sustrato solo lograría filtrar la luz del led, bajando así su brillo aparente al igual que todo objeto colocado delante de él.

Evolución de los leds

El primer led comercialmente utilizable fue desarrollado en el año 1962, combinando Galio, Arsénico y Fósforo (GaAsP) con lo cual se consiguió un led rojo con una frecuencia de emisión de unos 650 nm con una intensidad relativamente baja, aproximadamente 10mcd @20mA,(mcd = milicandela, posteriormente explicaremos las unidades fotométricas y radiométricas utilizadas para determinar la intensidad lumínica de los leds ). El siguiente desarrollo se basó en el uso del Galio en combinación con el Fósforo (GaP) con lo cual se consiguió una frecuencia de emisión del orden de los 700nm. A pesar de que se conseguía una eficiencia de conversión electrón- fotón o corriente-luz mas elevada que con el GaAsP, esta se producía a relativamente baja corrientes, un incremento en la corriente no generaba un aumento lineal en la luz emitida, sumado a esto se tenia que la frecuencia de emisión estaba muy cerca del infrarrojo una zona en la cual el ojo no es muy sensible por lo que el led parecía tener bajo brillo a pesar de su superior desempeño de conversión.

Los siguientes desarrollos, ya entrada la década del 70, introdujeron nuevos colores al espectro. Distinta proporción de materiales produjo distintos colores. Así se consiguieron colores verde y rojo utilizando GaP y ámbar, naranja y rojo de 630nm (el cual es muy visible) utilizando GaAsP. También se desarrollaron leds infrarrojos, los cuales se hicieron rápidamente populares en los controles remotos de los televisores y otros artefactos del hogar.

En la década del 80 un nuevo material entró en escena el GaAlAs Galio, Aluminio y Arsénico. Con la introducción de este material el mercado de los leds empezó a despegar ya que proveía una mayor performance sobre los leds desarrollados previamente. Su brillo era aproximadamente 10 veces superior y además se podía utilizar a elevadas corrientes lo que permitía utilizarlas en circuitos multiplexados con lo que se los podía utilizar en display y letreros de mensaje variable. Sin embargo este material se caracteriza por tener un par de limitaciones, la primera y más evidente es que se conseguían solamente frecuencias del orden de los 660nm (rojo) y segundo que se degradan mas rápidamente en el tiempo que los otros materiales, efecto que se hace más notorio ante elevadas temperaturas y humedades. Hay que hacer notar que la calidad del encapsulado es un factor fundamental en la ecuación temporal. Los primeros desarrollos de resinas epoxi para el encapsulado poseían una no muy buena impermeabilidad ante la humedad, además los primeros leds se fabricaban manualmente, el posicionamiento del sustrato y vertido de la resina era realizado por operarios y no por maquinas automáticas como hoy en día, por lo que la calidad del led era bastante variable y la vida útil mucho menor que la esperada. Hoy en día esos problemas fueron superados y cada vez son mas las fabricas que certifican la norma ISO 9000 de calidad de proceso. Además últimamente es más común que las resinas posean inhibidores de rayos UVA y UVB, especialmente en aquellos leds destinado al uso en el exterior.

En los 90 se apareció en el mercado tal vez el más éxitoso material para producir leds hasta la fecha el AlInGaP Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Las principales virtudes de este tetar compuesto son que se puede conseguir una gama de colores desde el rojo al amarillo cambiando la proporción de los materiales que lo componen y segundo, su vida útil es sensiblemente mayor, a la de sus predecesores, mientras que los primeros leds tenia una vida promedio efectiva de 40.000 horas los leds de AlInGaP podían mas de 100.000 horas aun en ambientes de elevada temperatura y humedad.

Es de notar que muy difícilmente un led se queme, si puede ocurrir que se ponga en cortocircuito o que se abra como un fusible e incluso que explote si se le hace circular una elevada corriente, pero en condiciones normales de uso un led se degrada o sea que pierde luminosidad a una taza del 5 % anual. Cuando el led ha perdido el 50% de su brillo inicial, se dice que ha llegado al fin de su vida útil y eso es lo que queremos decir cuando hablamos de vida de un led. Un rápido calculo nos da que en una año hay 8760 horas por lo que podemos considerar que un LED de AlInGaP tiene una vida útil de mas de 10 años.
Como dijimos uno de factores fundamentales que atentan contra este numero es la temperatura, tanto la temperatura ambiente como la interna generada en el chip, por lo tanto luego nos referiremos a técnicas de diseño de circuito impreso para bajar la temperatura.

Explicaremos un detalle de mucha importancia respecto a los leds y su construcción. Cuando se fabrica el led, se lo hace depositando por capas a modo de vapores, los distintos materiales que componen el led, estos materiales se depositan sobre una base o sustrato que influye en la dispersión de la luz. Los primeros leds de AlInGaP se depositaban sobre sustratos de GaAs el cual absorbe la luz innecesariamente. Un adelanto en este campo fue reemplazar en un segundo paso el sustrato de GaAs por uno de GaP el cual es transparente, ayudando de esta forma a que mas luz sea emitida fuera del encapsulado. Por lo tanto este nuevo proceso dio origen al TS AlInGaP (Tranparent Substrate ) y los AlInGaP originales pasaron a denominarse AS AlInGaP (Absorbent Susbtrate). Luego este mismo proceso se utilizo para los led de GaAlAs dando origen al TS GaAlAs y al As GaAlAs. En ambos casos la Eficiencia luminosa se incrementaba típicamente en un factor de 2 pudiendo llegar en algunos casos a incrementarse en un factor de 10. Como efecto secundario de reemplazar el As por el TS se nota un pequeño viro al rojo en la frecuencia de emisión, generalmente menor a los 10nm.

A final de los 90 se cerro el circulo sobre los colores del arco iris, cuando gracias a las tareas de investigación del Shuji Nakamura, investigador de Nichia, una pequeña empresa fabricante de leds de origen japonés, se llego al desarrollo del led azul, este led siempre había sido difícil de conseguir debido a su elevada energía de funcionamiento y relativamente baja sensibilidad del ojo a esa frecuencia (del orden de los 460 nm) Hoy en día coexisten varias técnicas diferentes para producir luz azul, una basada en el SiC Silicio – Carbono otra basada en el GaN Galio – Nitrógeno, otra basada en InGaN Indio-Galio-Nitrógeno sobre substrato de Zafiro y otra GaN sobre sustrato SiC. El compuesto GaN, inventado por Nakamura, es actualmente el mas utilizado. Otras técnicas como la de ZnSe Zinc – Selenio ha sido dejadas de lado y al parecer el SiC seguirá el mismo camino debido a su bajo rendimiento de conversión y elevada degradación con la temperatura.

Dado que el azul es un color primario, junto con el verde y el rojo, tenemos hoy en día la posibilidad de formar el blanco con la combinación de los tres y toda la gama de colores del espectro, esto permite que los display gigantes y carteles de mensajes variables full color se hagan cada día más habituales en nuestra vida cotidiana.

Es también posibles lograr otros colores con el mismo material GaN, como por ejemplo el verde azulado o turquesa, de una frecuencia del orden de los 505 nm. Este color es importante ya que es el utilizado para los semáforos y entra dentro de la norma IRAM 2442 Argentina y VTCSH parte 2 americana y otras. Su tono azulado lo hace visible para las personas daltónicas. El daltonismo es una enfermedad congénita que hace a quien lo padece ser parcialmente ciego a determinadas frecuencias de color, generalmente dentro de ellas esta la correspondiente al verde puro que tiene una frecuencia del orden de los 525 nm.

Otros colores también son posibles de conseguir como por ejemplo el púrpura, violeta o ultravioleta. Este ultimo es muy importante para la creación de una forma más eficiente de producir luz blanca que la mera combinación de los colores primarios, ya que añadiendo fósforo blanco dentro del encapsulado, este absorbe la radiación ultravioleta y emite frecuencia dentro de todo el espectro visible, logrando luz blanca en un proceso similar al que se produce en el interior de los tubos fluorescentes. A veces el fósforo posee una leve tonalidad amarillenta para contrarrestar el tono azulado de la luz del semiconductor.

Luego de tantos materiales y frecuencias de ondas seria bueno resumir todo esto en una forma mas clara, es por ello en la tabla 1.1 se detallan los distintos frecuencias de emisión típica de los leds comercialmente disponibles y sus materiales correspondientes. Los datos técnicos fueron obtenidos de distintos fabricantes. Es de notar que la resolución del ojo es del orden de los 3 a 5 nm según el color de que se trate.

Frecuencia

Color

Material

940

Infrarrojo

GaAs

890

Infrarrojo

GaAlAs

700

Rojo profundo

GaP

660

Rojo profundo

GaAlAs

640

Rojo

AlInGaP

630

Rojo

GaAsP/GaP

626

Rojo

AlInGaP

615

Rojo – Naranja

AlInGaP

610

Naranja

GaAsP/GaP

590

Amarillo

GaAsP/GaP

590

Amarillo

AlInGaP

565

Verde

GaP

555

Verde

GaP

525

Verde

InGaN

525

Verde

GaN

505

Verde turquesa

InGaN/Zafiro

498

Verde turquesa

InGaN/Zafiro

480

Azul

SiC

450

Azul

InGaN/Zafiro

430

Azul

GaN

425

Azul

InGaN/Zafiro

370

Ultravioleta

GaN

Tabla 1.1 Materiales y frecuencias de emisión típicas de un LED

Para tener una idea aproximada de la relación entre la frecuencia expresada en nanómetros y su correspondencia con un color determinado es que a continuación se presenta un grafico simplificado del triangulo de Maxwell o Diagrama de Cromaticidad CIE (Fig.1.2). Cada color se puede expresar por sus coordenadas X e Y. Lo colores puros o saturados se encuentran en el exterior del triangulo y a medida que nos acercamos a su centro el color tiende al blanco. El centro de la zona blanca es el blanco puro y suele expresarse por medio de la temperatura de color, en grados Kelvin, de un cuerpo negro. Simplificando podemos decir que un cuerpo negro al calentarse empieza a emitir ondas infrarrojas, al subir la temperatura empieza a tomar un color rojizo, esto es en los 770 nm, al seguir elevándose la temperatura, el color se torna anaranjado, amarillento y finalmente blanco, describiendo una parábola desde el extremo inferior derecho hacia el centro del triangulo. Por lo tanto cada color por donde pasa dicha parabola puede ser representado por una temperatura equivalente. El centro del triangulo (blanco puro) se corresponde con una temperatura de 6500 K. El tono de los leds blanco viene expresado precisamente en grados kelvin. Una temperatura superior significa un color de emisión blanco – azulado.

clip_image002
Fig1.2 Diagrama de cromaticidad

Conclusiónes

En resumen, luego de todo lo explicado, podemos concluir que hoy en día es posible conseguir leds en todo el espectro visible y más allá. Con una elevada vida útil, elevado brillo, alta eficiencia lumínica y estándares de calidad de acuerdo a exigentes normas de nivel mundial. Su bajo consumo comparado con otras fuentes de luz incluso inferior a las lamparas de bajo consumo y tubos fluorescentes, lo posiciona dentro del grupo de los productos ambientalmente amigables y ecológicos. Sumado a todo esto nos encontramos con que su precio y disponibilidad en el mercado lo hacen cada vez más asequible al publico en general e indicado para cada ves mas aplicaciones de uso cotidiano en el mundo del siglo XXI.



Ing. Gustavo Martin
dbup@ciudad.com.ar

sábado, 18 de abril de 2009

Led´s de uso común para cartelería

A modo de información sintética brindamos un detalle de los tipos de led´s más comunes que se utilizan para la fabricación de letreros y carteles Se presentan en todos los colores y diversidad de dimensiones Analizaremos los distintos tipos existentes según el formato del led

1) Cilíndricos (de distintos diámetros; los más comunes son 3 mm, 5 mm y 10 mm)

Led de 3 mm  Leds de 5 mm  Leds de 10 mm

2) Tipo Piraña (se denomina así a los led´s chatos)

Categoria 5mm piranha

3) Tipo SMD (Se suelda sin perforar la placa)

Led tipo Piraña

4) Tipo bombín (parecido al sombrero). Por su formato facilita mayor amplitud angular en la emisión de luz

Led tipo bombín

5) Tipo Flat (chato) Para emisión de luz en ángulos muy abiertos

Led tipo FLAT

6) Tipo oval (emite en un ángulo en sentido vertical y otro ángulo distinto en sentido horizontal)

Led tipo oval

viernes, 17 de abril de 2009

Ventajas comparativas del led en la iluminación

Son muchas las ventajas que poseen los LEDs ante los dispositivos tradicionales de iluminación como bombitas incandescentes, alógenos, tubos fluorescentes, etc.
A continuación mencionamos algunas de ellas:

  • Reducen aproximadamente a 1/10 el consumo energético en comparación a los dispositivos tradicionales de iluminación.
  • Tiempo estimado de vida muy elevado (entre 80.000 y 100.000 horas de operación continua)
  • Trabajo a muy baja corriente y tensión (2V - 3V DC @ 20mA dependiendo del tipo y caracteristicas especificas de cada LED)
  • Virtualmente no generan calor.
  • Por ser de estado sólido pueden ser adaptados a aplicaciones con ciertos grados de vibraciones o impactos.
  • Son muy prácticos a la hora de incorporarlos a cualquier diseño debido a su reducido tamaño.
  • Excelentes para su uso en sistemas microcontrolados o con niveles de tensión TTL.
  • Tiempo de respuesta ON/OFF - OFF/ON casi instantáneo.
  • Puede atenuarse su intensidad en el brillo sin que esto varíe el tono del color.
  • No emiten longitudes de onda UV.
  • Excelentes para el diseño de dispositivos de iluminación multicolor o RGB.
  • Permiten la elaboración de dispositivos de iluminación mucho más prácticos y de fácil instalación.
  • No requieren virtualmente de mantenimiento por su larga durabilidad.

¿Qué es el LED…?

Un LED, siglas en inglés de Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz) es un dispositivo semiconductor que emite luz policromática, es decir, con diferentes longitudes de onda, cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo, pudiendo variar desde el ultravioleta, pasando por el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, recibiendo éstos últimos la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).
El funcionamiento físico consiste en que, un electrón pasa de la banda de conducción a la de valencia, perdiendo energía. Esta energía se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria.
El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.
Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED; el voltaje de operación va desde 2V hasta 3,4V aproximadamente (dependiendo de cada color en particular), y las intensidades que deben circular por él van desde los 10 - 20mA en los diodos de color rojo, amarillo y ambrar, y de 20 - 30mA para los otros LEDs.

jueves, 26 de marzo de 2009

Instrucciones para el uso de barras de leds rígidas o flexibles

Para interpretar la presente estimación deberá tomarse en cuenta algunas de estas condiciones prácticas:

1) Acerca de la cantidad de barras a utilizar
2) Acerca de la iluminación de Letras Corpóreas
3) Acerca del área que ilumina un led blanco
4) Acerca del fraccionamiento de las barras
5) Acerca del área que ilumina un led (tipo gran angular)
6) Acerca del fraccionamiento de las barras
7) Acerca del consumo de cada barra
8) Acerca de las fuentes de alimentación
9) Acerca de las fuentes que producimos
10) Acerca de las barras flexibles que producimos
11) Acerca de las barras rígidas que producimos
12) Acerca de trabajos especiales

Acerca de la cantidad de barras a utilizar: Siempre estaremos estimando (según nuestro entender) la cantidad de barras de leds a utilizar en cada letra. Esto implica que pueden utilizarse mayor ó menor cantidad de estas barras según sea el caso y apreciación subjetiva de quien arma el letrero, dado que no existen normas que regulen la cantidad de iluminación que deba instalarse. Dicho en otras palabras, cada barra representa una lámpara; quien arma el letrero entenderá si pone más o menos lámparas para obtener el resultado que le agrade.

Acerca de la iluminación de Letras Corpóreas:

Para iluminar letras corpóreas se utilizan barras de leds blancos (pueden ser otros colores también) Se utilizan generalmente las barras rígidas (por economía) que se van uniendo unas con otras hasta lograr la longitud deseada, no hay distancia máxima pero debe respetarse la manera de conectar las fuentes para que la resistencia que produce la longitud de conducción (además del consumo propio de la barra de leds) sea adecuada.

Lo mismo ocurre si se instalaran barras flexibles.

Acerca del área que ilumina un led (tipo gran angular) (1)

Estos leds son especiales ya que no producen el “punto de foco” de donde la iluminación se realiza en forma pareja sin sombras.

Cada led cubre un diámetro de 5 cm de la superficie a iluminar o pantalla. Ese led debe estar instalado a una distancia del orden de los 5 cm de la pantalla. Evidentemente a mayor distancia el diámetro crece proporcionalmente al decrecimiento de la potencia lumínica. Pero la experiencia general es que hasta unos 15 cm (y a veces algo más) de la pantalla el led brinda un resultado excelente para letras corpóreas

Estas características (1) rigen también para los leds que utilizamos en las barras en los colores azul; rojo y verde.

Acerca del fraccionamiento de las barras: tanto las barras rígidas como las flexibles son fraccionables cada 3 leds de modo que se corta (ya está preparada para eso y se añade). Esto es ideal para completar pequeños rincones oscuros.

Acerca del consumo de cada barra (para calcular la fuente de alimentación):

Nuestras barras tienen 12 leds (tanto las rígidas como las flexibles) y su consumo es de 0.08 Ampères. Para calcular la fuente de alimentación necesaria simplemente se multiplica la cantidad de barras x 0.08 = cantidad de Ampères necesarios.

Nosotros comercializamos fuentes de 500 mA (0.5 A) y 2000 mA (2 A) dado que las fuentes de mayor potencia las cotizamos sobre pedido.

A modo de ejemplo digo que siempre es conveniente utilizar 3 fuentes de 2 A en lugar de una sola de 6 A. Para ello se instala una fuente al inicio del circuito, otra al medio y otra al final quedando por lo tanto tres circuitos distintos (cada uno alimentado con su propia fuente). Si hubiésemos utilizado una única fuente de 6 A la distancia desde el inicio hasta el final del único circuito haría mermar considerablemente la tensión de alimentación de los últimos leds y por lo tanto encenderían con baja potencia además de limitarse su vida útil.

Recordemos que todas las barras consumen lo mismo 0.08 A (en lenguaje técnico 80 miliampères). Es decir dos barras encendidas consumen 80 mA x 2 = 160 mA (10 barras consumirán 80 mA x 10 = 800 mA y 20 barras 80 mA x 20 = 1.600 mA) y de esta forma se calcula el consumo de la conexión que se está realizando

Acerca de las fuentes de alimentación:

Sugerimos utilizar fuentes de alimentación de buena calidad. Generalmente se pueden conseguir fuentes muy baratas (de origen desconocido) pero lamentablemente el ahorro de unos pocos pesos a veces implica un pésimo resultado en un trabajo costoso.

Una mala fuente hace perder un buen cliente (proverbio chino)

Acerca de las fuentes que producimos (en forma estandarizada)

a) Fuente Regulada de 0.5 A (que es lo mismo decir 500 mA).

clip_image002

¿Cuántas barras alimenta una fuente de 500 mA?

Se realiza el siguiente cálculo:

Potencia de la fuente dividido consumo de la barra (500: 80 = 6…barras)

Respuesta: Una fuente de 500 mA soporta la carga de 6 barras (tanto rígidas como flexibles)

Nota importante (*): la longitud de los conductores (sobretodo si son de escaso diámetro) generan una alta “resistencia” de donde a veces resulta muy práctico colocar más de una fuente (particionando la continuidad del conductor y evitando tanta resistencia). Pueden instalarse cuantas fuentes se desee

clip_image004

Fuente de 2 A (que es lo mismo decir 2000 mA).

¿Cuántas barras alimenta una fuente de 2000 mA?

Se realiza el siguiente cálculo:

Potencia de la fuente dividido consumo de la barra (2000: 80 = 25 barras)

Respuesta: Una fuente de 2000 mA soporta la carga de 25 barras (tanto rígidas como flexibles)

Nota importante (*): Vale lo mismo que se dijo en la fuente de 500 mA pero es necesario tener presente que para este caso en particular debe aplicarse es principio de resistencia del conductor dado que si se utilizaran barras flexibles de 50 cm x 25 = 12,5 metros y una longitud tan importante genera una resistencia “enorme” impidiendo que las últimas barritas de la serie se enciendan dada la caída de tensión.

Acerca de las barras flexibles

Fabricamos de dos longitudes:

· Barra flexible de 50 cm de 12 leds de 5 mm colores blanco, rojo, verde y azul. Gran angular

Reemplaza al tubo de neón. Para iluminación de letras corpóreas o perfiles (acrílicos, aluminios, etc..). Dimensiones: Largo = 50 cm x ancho = 1,5 cm. Separación de leds = 44 mm. Montaje hacia del led hacia el borde (radial). Sobre pedido se realizan montajes de leds axial

· Barra flexible de 25 cm de 12 leds de 5 mm colores blanco, rojo, verde y azul. Gran angular

Reemplaza al tubo de neón. Para iluminación de letras corpóreas o perfiles (acrílicos, aluminios, etc.). Dimensiones: Largo = 25 cm x ancho = 1,5 cm. Separación de leds = 22 mm. Montaje hacia del led hacia el borde (radial). Sobre pedido se realizan montajes de leds axial

clip_image006

Vista de la ubicación de leds sobre cuadrícula de 1 cm. Puede observarse la gran amplitud (superior a los 160 º) que genera el foco de luz (por este motivo no genera sombras)

clip_image008 clip_image010 clip_image012

Las barras flexibles pueden adaptarse al formato de la letra

Acerca de las barras rígidas

Fabricamos de dos longitudes:

· Barra rígida de 30 cm de 12 leds de 5 mm colores blanco, rojo, verde y azul. Gran angular

Reemplaza al tubo de neón. Para iluminación de letras corpóreas o perfiles (acrílicos, aluminios, etc.). Dimensiones: Largo = 30 cm x ancho = 1,5 cm. Separación de leds = 2.5 mm. (1 pulgada) Montaje hacia del led hacia el borde (radial). Sobre pedido se realizan montajes de leds axial

· Barra rígida de 15 cm de 12 leds de 5 mm colores blanco, rojo, verde y azul. Gran angular

Reemplaza al tubo de neón. Para iluminación de letras corpóreas o perfiles (acrílicos, aluminios, etc.). Dimensiones: Largo = 30 cm x ancho = 1,5 cm. Separación de leds = 1.25 mm. (1/2 pulgada) Montaje hacia del led hacia el borde (radial). Sobre pedido se realizan montajes de leds axial

clip_image014
Barras rígidas unidas

Acerca de trabajos especiales

Siempre se presentan posibles trabajos especiales que se realizan con leds. Para cada trabajo, para cada aplicación existe el led adecuado, lo hemos apreciado sobradamente en la presentación de los juegos olímpicos de China.

Contamos con 30 años de experiencia en este tipo de trabajos. Desde complejas pantallas gráficas pasando por letreros electrónicos de todo tipo hasta los automatismos sencillos para letreros móviles; desarrollamos y fabricamos el producto electrónico que haga falta. El letrero (es decir la parte que contiene nuestro producto) lo debe fabricar quien tenga la experiencia en eso; es decir usted.

Por eso nuestro cliente es el fabricante de letreros quien se encarga de darle formato y presentación estética al producto final.

clip_image017 clip_image019 clip_image021clip_image022

Fabricamos y armamos presentaciones especiales

clip_image024 clip_image026 clip_image028 clip_image030

Realizamos todo tipo de control a pedido

Por mayores datos puede dirigirse a http://www.racsoelectronica.com.ar/letreros.html