no funcionan como las bombillas normales (incandescentes).

Principales diferencias (un poco simplificado para los principiantes):

• Tienen una polaridad, por lo tanto, deben ser alimentados usando CC respetando esa polaridad. Invierta la polaridad y no funcionarán. También puede dañarlos si aplica más de ~ 4V-5V en la dirección inversa (estos son valores seguros; el valor máximo tolerable exacto depende del dispositivo específico).

• La emisión de luz comienza solo si se alcanza un cierto voltaje (voltaje de umbral), bajo ese voltaje, la emisión es insignificante. Por lo tanto, si tiene una batería cuyo voltaje está por debajo del umbral del LED, no tendrá suerte, a menos que use un circuito más complicado (por ejemplo, un ladrón Joule o un convertidor DC-DC) para alimentar el LED.

• Una vez que se alcanza el voltaje de umbral, cualquier muy leve aumento de voltaje hace que el LED se conduzca en gran medida, es decir, absorba una gran corriente . Por lo tanto, necesita una resistencia en serie para limitar esa corriente a un límite seguro. Hay otras preguntas / respuestas en este sitio que explican cómo calcular el valor de la resistencia limitadora.

• Una vez conduciendo, la intensidad de la luz emitida es aproximadamente proporcional a la corriente (no voltaje) que fluye en el diodo (para obtener un LED más brillante si disminuye el valor del límite) resistor). Esto hasta el límite máximo de corriente del LED. Una vez que se ha alcanzado ese límite, el dispositivo pasa a POOF!

También se pregunta por qué sucede todo esto, pero la respuesta es bastante compleja, ya que depende de la estructura física del cristal semiconductor dentro del diodo. La explicación física se encuentra en la mecánica cuántica y la física del estado sólido, temas realmente difíciles.

El Artículo de Wikipedia sobre LEDs solo raspa la superficie de funcionamiento interno de los LED y todavía es bastante complejo.

Veo que Lorenzo ya ha respondido tu pregunta directamente (+1). Esto es lo que puede hacer para encender su LED y ver lo que tiene.

son diodos, por lo que se conducen solo en una dirección. A diferencia de una bombilla ordinaria, la orientación importa. Si el LED no se enciende de una manera, dale la vuelta y vuelve a intentarlo.

Para experimentar de forma segura con casi cualquier LED, use una fuente de 5 V con al menos 180 Ω en serie. El uso de una mayor resistencia funciona, pero iluminará el LED más débilmente. Incluso con 1 kΩ en serie, aún podrá ver cualquier LED de luz visible en interiores.

El motivo para utilizar una fuente de alimentación de 5 V es limitar la tensión inversa en el LED cuando está conectado al revés. La mayoría de los LED pueden soportar al menos 5 V invertidos a través de ellos.

Un LED de luz visible bajará un mínimo de 1.8 V. Eso deja (5 V) - (1.8 V) = 3.2 V a través de la resistencia. Casi cualquier LED puede manejar una corriente directa de 20 mA. Por la ley de Ohm, (3.2 V) / (20 mA) = 160. Dije 180 Ω mínimo para un pequeño margen y porque ese es un valor común.

La tensión directa del LED depende del color. Los LED verdes comunes caen alrededor de 2.1 V, por ejemplo. Los LED "blancos" generalmente son realmente UV con fósforos que se reemiten en el espectro visible. Aquellos pueden caer alrededor de 3.5 V.

Con una resistencia de 200 Ω y un LED de 3.5 V, obtienes (1.5 V) / (200 Ω) = 7.5 mA. Un LED de este tipo aún se iluminará de manera visible con 7.5 mA a través de él, incluso si pudiera haber manejado 20 mA o más.

Una vez que encienda su LED, puede medir su voltaje directo y luego ajustar la resistencia para permitir la corriente máxima con ese voltaje directo. Suponga que el máximo es 20 mA a menos que tenga una hoja de datos y diga lo contrario.

Explicación de la física

Bombillas

Una luz incandensiva no es realmente una fuente de luz tanto como un elemento calefactor . Cualquier corriente a través de un cable lo calienta un poco ; una vez que el cable está por encima de la temperatura ambiente, emite energía neta a través de radiación de cuerpo negro . La velocidad a la que se emite esta energía depende de la cuarta potencia de temperatura , es decir, cuanto mayor sea calentar más brillante ^† . Y cuanto más corriente (o de manera equivalente ^‡ más voltaje), mayor es la temperatura de el cable.

El proceso físico fundamental detrás de la emisión de luz del cuerpo negro es este: los átomos en una pieza caliente de material son sacudidos por el movimiento térmico. Este movimiento es completamente caótico, por lo que incluso si la energía promedio por átomo es bastante baja, de vez en cuando un átomo en la superficie recibirá un impulso de múltiples vecinos y, por lo tanto, acumulará suficiente energía como para emitir un fotón visible (al menos \ $ 2.6 \ times10 ^ {- 19} \ $ Joules). Pero con mucha más frecuencia, solo tendrá suficiente energía para emitir un fotón infrarrojo invisible.

LEDs

Por el contrario, los LED bombean los átomos directamente a la energía que se requiere para emitir luz visible. Lo hacen explotando hábilmente el brecha de banda de un semiconductor. Esa es una característica cuántica-mecánica de cristales como el silicio, que "prohíbe" que los electrones tengan energías en un cierto rango. Luego toma un pedazo de semiconductor que ha sido dopado para que todos los electrones de conductancia estén arriba el intervalo de banda, y uno donde todos están debajo del intervalo de banda. Luego, cuando una corriente fluye a través de la unión, cada electrón pierde la cantidad correcta de energía para excitar a un átomo para producir un fotón con la energía adecuada para ser visible. De nuevo, para la luz roja esto es aproximadamente \ $ 2.6 \ ldots3.2 \ times10 ^ {- 19} \ $ Joules.

Solo ... ¿por qué los electrones continuarán atravesando el cruce? Después de que un electrón haya cruzado el cruce, no se sentirá inclinado a volver a cruzar la brecha de la banda; Eso cuesta energía que el electrón no tiene. ... A menos que le dé la energía de una fuente externa: cada voltio que aplique a un circuito puede suministrar un electrón con una energía de \ $ 1.6 \ times10 ^ {- 19} \: \ mathrm {J} \ $, a cantidad que los físicos llaman simplemente un voltio de electrones . Por lo tanto, cuando aplica un voltaje de \ $ U \ $ a un LED cuya banda prohibida tiene una energía de \ $ U \ times1 \: \ mathrm {eV} \ $, puede mantener una corriente. Este voltaje no depende realmente de la cantidad de corriente que realmente pasa a través del LED, por lo tanto, el brillo no puede ser regulado efectivamente al ajustar el voltaje. Usted necesita regular la corriente en su lugar. Y si el voltaje cae por debajo del intervalo de banda, la corriente simplemente cesará por completo, porque los electrones de conductancia simplemente ya no ingresarán en el dominio n .

^† _{Eso es un poco demasiado simplista: Stefan-Boltzmann describe la intensidad integrada en todo el espectro electromagnético. Solo una banda estrecha de eso es realmente visible (esa es la razón por la que la luz incandescente es mucho menos eficiente que los LED). Dado que la longitud de onda de la intensidad máxima también depende de la temperatura , el brillo está de hecho relacionado no solo con \ $ T ^ 4 \ $ pero con una relación más complicada, pero aún así: las temperaturas más altas siempre corresponden a una luz más brillante.}

^‡ _{De manera similar, la ley de Ohm no es completamente correcta aquí porque la resistividad depende de la temperatura. Pero la dependencia cualitativa de mayor voltaje ⇒ mayor potencia eléctrica aún se mantiene.}

Acabas de recibir una lección sobre cómo los LED son no lineales .

Las bombillas incandescentes son lineales una vez que se encienden . Lineal significa que actúa como una resistencia: el consumo de corriente es proporcional al voltaje: la mitad del voltaje, la mitad de la corriente, 1/4 de la potencia. Una luz incandescente haría lo que esperas.

tienen una curva de corriente de voltaje muy pronunciada: un pequeño cambio en el voltaje resulta en un gran cambio en el consumo de corriente. Usted está fuera de la parte inferior de esa tabla, por lo tanto, no hay luz.

La curva pronunciada hace que el LED se ponga muy nervioso, los pequeños cambios de voltaje provocan grandes cambios (y dañinos) de corriente. Peor aún, la curva cambia según la temperatura, la ubicación y la edad. Por lo tanto, los LED se clasifican a una corriente específica en lugar de voltaje. Para los indicadores, puede limitar la corriente con resistencias. Para la iluminación, donde necesita un rendimiento máximo, es mejor utilizar un circuito de controlador activo para regular la corriente a las especificaciones.

Dichos circuitos también se prestan para aumentar o disminuir la tensión de alimentación para adaptarse al LED. El Joule Thief es un circuito simple que resuelve el problema de conducir un LED de iluminación con una sola batería de 1.5V.

Para lo que vale, es aún peor con el tercer tipo de luz, iluminación de descarga de arco: fluorescente, neón, haluro de metal, vapor de mercurio y sodio de alta / baja presión. Son aislantes hasta un cierto voltaje cuando el arco golpea ... Después de lo cual son casi un punto muerto. La limitación de corriente es obligatoria.

Un poco de historia sobre los semiconductores ...

Pure el silicio (o germanio) es un aislante. Las impurezas se agregan para crear material de tipo "P" o "N". Cuando están uno al lado del otro (en un diodo PN o LED), las impurezas se cancelan entre sí , dejándole con una pequeña capa " pura ", que actúa como un aislante.

Si conectas la alimentación de manera incorrecta , la capa se vuelve más gruesa y fuerte, hasta que dañas el dispositivo. (Los Varicaps utilizan este principio para crear un condensador variable: el espesor del aislamiento actúa como la distancia entre las placas de los condensadores)

Cuando conectas la alimentación de manera correcta , la capa se vuelve más delgada hasta que el dispositivo pasa a ser actual. Cuando eso suceda finalmente, su LED comenzará a brillar.

Una nota final: Es posible encender un LED con solo una fuente de 1.5V: use un circuito de "aumento" de voltaje. El circuito más común se llama Joule Thief .

Su caída de tensión (~ 2 V) es mayor que la tensión de alimentación (1,5 V). Si la tensión de alimentación es inferior a la caída de tensión, cualquier diodo (incluido el LED) no conduce en absoluto.

Además de las respuestas aquí, también vale la pena señalar que cada LED es diferente (incluso por color). Todos tienen voltajes de activación y límites de ruptura ligeramente diferentes.

La forma correcta de asegurarte de que no vas a hacer explotar tu LED y, al mismo tiempo, asegurarte de que puedes esperar luz es mirar la hoja de datos de tu LED.

El uso de la hoja de datos le dará una experiencia esencial en

1. ubicar dichas hojas de datos
2. Lectura & entendiéndolos

Para comenzar, aquí uno al azar para un LED blanco desde la parte superior de google; lo cual es quizás un poco más complejo que la mayoría de los LED porque "blanco" no es un color en la tierra del LED.

Hay una cantidad increíble de información en ellos, y si no los comprendes, te sugiero que lo intentes y luego publiques una pregunta nuevamente sobre una parte específica que no entiendas.