TUTTI I SEGRETI SUI LED

[mataur]

I LED, ovvero Light Emission Diode (diodi a emissione luminosa), sono dei piccoli componentiche se attraversati da una debole corrente si illuminano. Bisogna fare attenzione ad inserirli con la giusta polarità, se no non funzionano. C'è un semplicissimo trucco per sapere qul'è il terminale positivo e quello negativo. Nei led nuovi il terminale ANODO (+) è di solito il più lungo. Se i terminali sono uguali, si può guardare il "filamento" contenuto nel LED. Il positivo è a forma di lancia, mentre il negativo assomiglia a una bandierina. Comunque, il modo più imediato è controllare la polarità con la funzione CONTROLLA DIODO nel multimetro (tester). I led sono molto economici, quelli standard, di colore rosso, verde e giallo, costano meno di 20 centesimi. Quelli ad alta luminosità (HL), costano di più, attorno all'euro.

Immagine6.jpg (5.46 KiB) Visto 11761 volte

Da ricordare le tensioni dei led, che variano in base al colore. Tutte si aggirano intorno ai 2-3 Volt.
Ecco le specifiche di ogni colore:
Colore LED Volt necessari
Infrarosso 1,3
Rosso 1,8
Giallo 1,9
Verde 2,0
Arancio 2,0
Blu-bianco (HL) 3,0

I terminali di un led con il suo simbolo per gli schemi

Immagine6.jpg (5.46 KiB) Visto 11761 volte

Esempi di LED alta luminosità.

Immagine9.jpg (18.79 KiB) Visto 11761 volte

Collegamento dei Led
collegamento di 1 led
Il led è un elemento "polarizzato" e quindi ha un + ed un - distinti dalla lunghezza dei conduttori.

La "zampa" lunga del led (Anodo) va collegata alla resistenza e la resistenza al filo rosso (+ /12 Volt).

Quella corta (Catodo) va collegata al filo di massa, solitamente nero (- /0 Volt).

Immagine10.jpg (9.49 KiB) Visto 11761 volte

collegamento di 2 led
Qui viene ripetuto lo stesso metodo di collegamento dei led, ma questa volta gli anodi e i catodi dei led vengono collegati insieme per formare un circuito realizzato in "parallelo"

Immagine11.jpg (18.82 KiB) Visto 11761 volte

collegamento di 3 led

Immagine12.jpg (18.17 KiB) Visto 11761 volte

collegamento di 4 led

Questo è il collegamento in "serie", che permette l'inserimento nel circuito di quattro led senza bisogno di resistenze. Questo perchè i led ultraluminosi funzionano ad una media di 3,5 Volt, ed inserendoli in questo modo assorbono 3 Volt l'uno ( 3 x 4 = 12 !)
Vanno però esclusi dal suddetto montaggio i led ultraluminosi Gialli e Rossi, che funzionano a 1,8 - 2,2 Volt. Quindi per collegarli in "serie" sarà necessario inserirne 6 con lo stesso metodo ( 2 x 6 = 12 !)
Ricorda che per il rendimento massimo di luminosità è consigliato usare il primo metodo di collegamento.

Immagine13.jpg (12.15 KiB) Visto 11761 volte

Come si calcola la resistenza in serie al led



Abbiamo già detto che in serie al led occorre inserire una resistenza per limitare il passaggio di corrente; il valore di tale resistenza può essere calcolato con la legge di Ohm:
- indichiamo con Vs la tensione di alimentazione cui vogliamo collegare il nostro led
- indichiamo con Vl la caduta di tensione presente ai capi del led (per esempio di 1,4 V)
- indichiamo con I il valore della corrente che vogliamo far passare nel led
Per calcolare il valore della resistenza basterà fare la differenza fra Vs e Vl e dividere il risultato per I (il cui valore può variare, come detto, da 20 a 40 mA)

Esempio (vedere figura): vogliamo far funzionare un led con una tensione di 12 V, limitando la corrente a 20 mA (e cioè a 0,02 A)
R = (12 - 1,4) : 0,02 = 530 ohm (poichè tale valore non esiste in commercio, useremo il valore standard più vicino, ad esempio 470 oppure 560 ohm)

Immagine14.jpg (5.15 KiB) Visto 11761 volte

Concludendo, i vantaggi dei LED dal punto di vista illuminotecnico sono:
• durata di funzionamento (i LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore)
• assenza di costi di manutenzione
• elevato rendimento (se paragonato a lampade ad incandescenza e alogene)
• luce pulita perché priva di componenti IR e UV
• facilità di realizzazione di ottiche efficienti in plastica
• flessibilità di installazione del punto luce
• colori saturi
• possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme)
• funzionamento in sicurezza perché a bassissima tensione (normalmente tra i 3 e i 24 Vdc)
• accensione a freddo (fino a -40 °C) senza problemi
• insensibilità a umidità e vibrazioni
• assenza di mercurio
• durata non influenzata dal numero di accensioni/spegnimenti

In commercio vi sono LED ad alta luminosità già con resistenza per funzionare a 12Vdc.
Sono a disposizione x ulteriori chiarimenti.

[Parmenione]

Complimenti!
Ci voleva un bel esperto nel settore.

[Polvere di stelle]

Volevo sapere se in commercio esistono led a luce bianca calda ad imitazione delle classiche lampadine ad incandescenza............e le loro caratteristiche.
Grazie mille.

[jackjames]

Esistono...

[Agatino]

Salve.

Volevo precisare alcune cose sull'articolo principale del Thread.

E' stato inserito un collegamento in serie di 4 led senza resistenza. Questo tipo di collegamento è inosuale e non praticabile perchè la resistenza interna di un led è meno di 1Ohm.
questo fa si che collegando i led in serie senza resistenza all'interno dei diodi scorrerebbe una corrente superiore a quella massima consentita per un led (30 mA).
Anche se la somma delle tensioni arriva ai 12V di alimentazione, la corrente comunque deve essere "controllata".

[jackjames]

Ciao Agatino volevo dissentire da quanto hai detto in quanto non propriamente corretto.
Se la tensione con cui il led viene alimentato corrisponde alla sua tensione nominale di alimentazione, la resistenza non è necessaria perchè la corrente assorbita naturalmente dal led è quella di cui necessita.
Quindi se io collego in serie quattro led che hanno una tensione di alimentazione di tre volt ho 4led x 3volt = 12volt di alimentazione, quindi la resistenza non è necessaria.
Normalmente la resistenza si mette perchè generalmente la tensione di alimentazione è maggiore della tensione di funzionamento del led e quindi per limitarne la corrente si fa cadere un po di tensione anche sulla resistenza.
La formula per il calcolo è già stata spegata precedentemente.

Generalmente la corrente necessaria a pilotare il led è di 20 mA, ma anche questa è in relazione al tipo di led utilizzato, posseggo dei led particolari che funzionano con una corrente di 1 mA.
Normalmente 20 mA sono la corrente giusta per quasi tutti i led.

Nel caso si vogliono usare più led in serie la formula diventa la seguente:

ResistenzaSerie = (Valimentazione - NumeroDeiLed x TensioneLed) : Corrente
La corrente è in Apere, quindi 20 mA sono 0.02 Ampere.

[Agatino]

quindi mi stai dicendo che se prendo un led che funziona a 3V con corrente di 20mA e lo alimento con una tensione di 3V non si brucia...
Forse è proprio il contrario. Con ciò che dici vuol dire che il led al suo interno ha una resistenza equivalente di 150 Ohm (3/0.020).
Forse ti sei imbattuto in led che all'interno montano già una resistenza limitatrice.

Dalla curva caratteristica di funzionamento di un diodo (LED o normale) si evince che in polarizzazione diretta, superata la tensione di giunzione, il valore di corrente "schizza" al minimo variare della tensione di polarizzazione. Questo vuol significare che in polarizzazione diretta in fase di conduzione del led questo "offre" ai suoi capi una resistenza pressochè nulla. A riguardo posso consigliarti di studiare "Circuiti per la Microelettronica" di A.Sedra e K.C. Smith.

curve.GIF (5.45 KiB) Visto 9926 volte

[jackjames]

Ciao Agatino.
Conosco il testo che mi hai consigliato.
Questa che vedi è la curva di If come funzione della tensione di pilotaggio di un diodo led bianco.
Come puoi vedere la corrente di 20 mA corrisponde a una tensione diretta di 3.6 volt, quindi mi devo calcolare la resistenza in modo che a 20 mA la caduta di tensione sulla resisteza sia di V.In-3.6 volt.
Quindi in queste condizioni ai capi del diodo led mi trovo 3.6 volt.
Ragione per cui se io alimento direttamente il led a 3.6 volt la corrente che gli scorre attraverso è di 20 mA.
Hai mai aperto un illuminatore a led di quelli per il video ? Al loro interno vi sono da 36 a 160 diodi led.
Bene, quel genere di illuminatore viene alimentato a 7.2 volt provenienti da una batteria al litio per videocamere o da sei pile stilo al NiMH per un totale di 7.2 volt.
Se vedi lo schema, i led sono collegati in serie di due e le serie sono collegate direttamente all'alimentazione senza nessuna resistenza. Qualche modello ha un regolatore PWM con mosfet (resistenza 0.01 Ohm in saturazione) in serie all'alimentazione.
Quindi questi oggetti dovrebbero guastarsi appena accesi. Eppure non è così.
Per illuminare delle scale senza finestre ho utilizzato dei gruppi di led bianchi in serie di quattro senza resistenza e sono accesi ininterrottamente ormai da più di 18 mesi...
Ovvio, curva alla mano la tolleranza sulla tensione è di circa 200 mV e varia da diodo a diodo come pure la curva caratteristica che può essere diversa anche tra diodi dello stesso tipo.

In generale mettere la resistenza in serie è la cosa più semplice o ovvia da fare per salvaguardare il diodo.
Però, se vogliamo spaccare il capello, la cosa più giusta da fare per mantenere sempre la stessa luminosità anche se varia la tensione di alimentazione, sarebbe quella di alimentarlo con un generatore di corrente costante.
La resistenza posta in serie dissipa una certa potenza che se ne va in calore e che abbassa il rendimento.
Questa soluzione è OK se la tensione di alimentazione è vicina alla tensione diretta del led e le correnti in gioco siano basse.
Quindi può andare benissimo per un presepio o qualsiasi utilizzo in cui il rendimento non è una fattore determinate.
Prendiamo ad esempio un led rosso alimentato a 5 V.
Questo led ha una VF di 1.8 volt.
Con una corrente di 10 mA la resistenza dovrebbe essere di 320 Ohm, il diodo dissiperà 18 mW e la resistenza 32 mW, quasi il doppio. Moltiplica questo risultato per 16, 32 o 160 led !
Illuminare con un rendimento del genere non sarebbe conveniente.

[fabiowarrior1]

interessante
mi piace come argomento