MARCO TEÓRICO
Diodo LED
Un LED,
siglas en inglés de Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz) es un
dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz cuasi-monocromática, es decir,
con un espectro muy angosto, cuando se polariza de forma directa y es
atravesado por una corriente eléctrica. El color, (longitud de onda), 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.
Representación simbólica del diodo LED
ESTRUCTURA DEL LED
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 1,5 hasta 2,2 voltios aproximadamente, y la gama de intensidades que debe
circular por él va desde 10 hasta 20 mA en los diodos de color rojo, y de 20 a
40 mA para los otros LEDs.
El primer LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.
El primer LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.
Tecnología LED/OLED:
En corriente continua (CC), todos los diodos
emiten una cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se
recombinan, es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción
(de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía). Indudablemente,
la frecuencia de la radiación emitida y, por ende, su color, dependerá de la
altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de
conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos
convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada
del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse
longitudes de onda visibles. Los LED e IRED, además tienen geometrías
especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material
circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.
Compuestos empleados en la construcción de LED.
Compuesto Color Long. de onda
Arseniuro de galio (GaAs) Infrarrojo 940nm
Arseniuro de galio y aluminio Rojo e IR 890nm
Arseniuro fosfuro de galio Rojo, naranja y
amarillo 630nm
Fosfuro de galio (GaP) Verde 555nm
Nitruro de galio (GaN) Verde 525nm
Seleniuro de zinc (ZnSe) Azul
Nitruro de galio e indio (InGaN) Azul 450nm
Carburo de silicio (SiC) Azul 480nm
Aplicaciones:
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores.
Los LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
El uso de lámparas LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, presenta indudables ventajas: larga vida útil, una menor fragilidad y una mejor disipación de energía. Asimismo, para el mismo rendimiento luminoso, producen luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento.
Los White LEDs son el desarrollo más reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más eficientes desde un punto de vista energético.
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores.
Los LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
El uso de lámparas LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, presenta indudables ventajas: larga vida útil, una menor fragilidad y una mejor disipación de energía. Asimismo, para el mismo rendimiento luminoso, producen luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento.
Los White LEDs son el desarrollo más reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más eficientes desde un punto de vista energético.
También se utilizan en la emisión de señales de
luz que se trasmiten a través de fibra óptica.
Motor
Un motor es una máquina que transforma la
energía química presente en los combustibles, en energía mecánica disponible en
su eje de salida. En un diagrama de bloques de entradas y salidas, tendríamos
como entrada: aire y combustible y el aporte de sistemas auxiliares necesarios
para el funcionamiento como son los sistemas de lubricación, refrigeración y
energía eléctrica; y en el interior del motor, sistema de distribución,
mecanismos pistón-biela-manivela y como producto de salida final tendríamos la
energía mecánica utilizable, además tendríamos como residuos o productos de la ineficiencia
los gases de la combustión y calor cedido al medio.
Los motores se utilizan para realizar un
trabajo mecánico, su utilización es muy variada y el rango de aplicaciones es
muy amplio, se los puede ver accionando, bombas de superficie, generadores,
vehículos, compresores, etc.
Consta de un sistema de suministro de
combustible, un sistema de suministro de aire, un dispositivo para realizar la
mezcla, cámaras de combustión, un sistema que transforma la energía calorífica
en movimiento alternativo y este a su vez mediante un mecanismo biela-manivela
se transforma en un movimiento de rotación. En los motores es muy importante la
llamada relación de compresión que es el número de veces que el volumen de la
cámara formada por el pistón cuando está en su punto muerto superior (P.M.S.),
las paredes del cilindro y la tapa de cilindros, cabe en el volumen de la
cámara que se produce con las paredes del cilindro, la tapa de cilindros y el
pistón cuando está en el punto muerto inferior (P.M.I.). Según el tipo de
combustible utilizado en el motor es la relación de compresión que necesita
para su funcionamiento.
OBJETIVOS
·
Construir leds giratorios y
formar ruedas concéntricas luminosas.
·
Informar y hacer uso de la
electrónica a los estudiantes.
MATERIALES
- Una tabla de 40 cm de largo y 30 cm de ancho
- 2 trocitos de tabla de 10 cm de largo y 3 cm de ancho
- 3 resistencias de 100 Ω
- 3 leds multicolor
- 2 motores pequeños
- Cables delgados
- Una fuente de 5 a 9 V
- 2 alambres delgados
- Silicona
- Una tabla de 40 cm de largo y 30 cm de ancho
- 2 trocitos de tabla de 10 cm de largo y 3 cm de ancho
- 3 resistencias de 100 Ω
- 3 leds multicolor
- 2 motores pequeños
- Cables delgados
- Una fuente de 5 a 9 V
- 2 alambres delgados
- Silicona
- Estaño
- Cautín
- Cautín
- Un
lapicero para extraerle el tubo del centro
PROCEDIMIENTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LOS LEDS GIRATORIOS
-
Extraer
el cartucho de tinta de un lapicero.
- Colocar
uno de los extremos un motor, y luego colocar en el otro extremo el segundo
motor.
-
Colocar
las bases donde estarán colocados los motores y luego pegarlos con silicona.
-
Pruebe
que los motores giren suavemente, haciendo girar con el cartucho de lapicero.
- Suelde
los leds (teniendo en cuenta la polaridad), las patitas negativas a lo largo de
una varilla, a las patitas positivas
(patita mas larga) suelde las resistencias de 100 Ω
para cada una.
- En
cada eje de los motores amarre un cable conector.
- Luego
suelde cada cable conoctor con cada varilla donde se ubican los leds.
- A
continuación suelde con un alambre conector la carcasa de uno de los motores
con el terminal del otro motor.
- Del
otro motor suelde con un alambre conector el siguiente terminal con su carcasa
misma.
- De
los terminales de este último motor, alimente con energía a través de una pila
batería, colocando un interruptor de encendido y apagado.
- Por
ultimo pruebe su funcionamiento.
La
idea de este proyecto lo extraje de este vídeo:
https://www.youtube.com/watch?v=CAy9ckf_CoI
A continuación
algunas imágenes de la elaboración de nuestro proyecto
Pegado de los motorcitos en la bases de madera
Probando el giro de los leds
Colocando el estuche para las pilas e interruptor
Proyecto terminado
Renzo Valentino mostrando el proyecto
