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