Cálculos de resistencia para led

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Se sabe que las resistencias limitan la corriente que puede pasar por ellas al igual que el voltaje, esto a costa de una pérdida de potencia que la misma resistencia disipa en forma de calor.

El cálculo de estas resistencias se hace a partir de la ley de ohm, la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

                                                                               

       

  Esto quiere decir que la corriente va en función del voltaje que se aplique y la resistencia del material, entre más voltaje y menos resistencia mayor será la corriente, caso contrario si la resistencia aumenta será menor la corriente.

Conociendo eso aplicaremos la ecuación a nuestro favor, pero primero necesitamos aprender algo de circuito serie y paralelo, para saber cómo se comportan los elementos eléctricos.

Consideremos los valores de carga del led, entonces para un led se necesitaría una resistencia diferente que para dos. Ahora el circuito en serie quiere decir que los dos led estarán vinculados, uno dependerá del otro, al igual que una batería el led o diodo tiene una polaridad, es decir se necesita un polo positivo y uno negativo (CD) y por lo tanto al igual que una batería al colocarse en

seria el voltaje tiende a sumarse. Si son 3 volts dé cada uno ahora con dos en serie serán 6 volts, pero la corriente será la misma.     

                                 

En cambio sí se conecta en paralelo lo que se suma es la corriente, es decir tres en paralelo sumarían 

75 mA, pero el voltaje seria el mismo. 

Esto es necesario para saber qué datos utilizaremos, al calcular la resistencia para un led, tenemos que tener en cuenta la corriente ya sea de un led o de tres led, además del voltaje como lo vimos en la ley de ohm, pero para este caso tenemos la corriente y el voltaje pero no la resistencia.

Lo que haremos es despejar la resistencia que usaremos. Analicemos un circuito con un led y una resistencia.

Sabemos que el led consume 3 volts y una corriente máxima de 25 mA, y  que la fuente es de 5 volts y 700 mA. Entonces la resistencia debe disipar la potencia de sobra. Normalmente por lógica se pensaría que al igual que el voltaje, la fuente entregara toda la corriente, es decir 700 mA, pero no es así, ese dato de corriente es para no sobrepasarlo la fuente entregara la corriente que el sistema pida, el led consumirá la corriente que le esté llegando hasta que se sature, saturar es el término que se le denomina cuando un diodo deja pasar corriente, para este caso iluminar; pero que pasa si el diodo se sigue saturando más alla de los 25 mA, ocurrirá un daño al mismo, este es el caso de un diodo sin una resistencia o algún transistor que limite la corriente. Conociendo los datos de operación del led, sabemos que si sobrepasamos la corriente máxima este perderá la vida útil y se reducirá drásticamente dejándolo inutilizable.  

Al momento de hacer los cálculos se consideran valores próximos al rango menor, esto para tener seguridad en el sistema, tener un rango que pueda soportar una sobre corriente o alguna falla en la alimentación.

Es por eso que la resistencia se calculara de la siguiente forma, se toma el voltaje de la fuente a este se le resta el que el led necesita, 5vols-3volts=2 volts, ese voltaje es el que deberá disipar la resistencia, es un voltaje fijo, y la corriente que se disipara es la corriente del led (25 mA). 

El resultado se obtiene en ohm y es el valor aproximado de la resistencia, cabe aclarar que el prefijo m de mA refiere a una cantidad dividida entre 100, es decir 25/100=0.025 y es de esta forma que se introduce en la ecuación. 

De igual forma se calculan resistencias para mas led, con la única diferencia que debemos observar cómo se comportaran los voltajes y corriente al colocar leds en serie y paralelo. Para ello hablaremos de otra ley llamada ley de corrientes  de Kirchhoff. 

Esta ley también conocida como ley de nodos, un nodo es el nombre que se le da en donde dos elementos o más se unen. Y habla sobre el comportamiento de la corriente que circula en los lasos.  

La ley básicamente dice que la suma de las corrientes que entran al nodo es igual a la suma de la salida.

Como se observó en la ilustración 6 se tiene 18 mA a la entrada pero al entrar al nodo 1 se divide de acuerdo a los valores de la resistencia, para este caso las dos resistencias son iguales. Se ve que las dos resistencias están conectadas en paralelo entre si y la fuente, por lo tanto el voltaje será el de la fuente  se puede comprobar aplicando la ley de ohm 1000 ohm *0.009 Amp = 9v. Pero qué pasaría si fueran más resistencias en serie. 

Para este caso la resistencia R3 continuara teniendo los mismos valores de voltaje y corriente porque está en paralelo con la fuente, pero R1 y R2 ahora están en serie ¿pero como se encuentran con respecto a la fuente y R3? A este unión se le llama laso, a la conexión de R1 y R2 entre los nodos 1 y 2,  de igual forma a donde esta R3. La corriente en R3 sigue siendo 9 mA, pero en el lazo de R12  la corriente desminuira, ya que la suma de las dos son 2000 oms, y como las dos están en paralelo con la fuente el voltaje será 9v entonces 9/2000= 4.5 mA. Entonces la corriente que entra al nodo 1 sera la suma de los dos lasos 9 + 4.5 = 13.5 mA.  

Observemos la ilustración  donde se muestra un circuito de tres leds conectados a una resistencia. 

Los tres led están conectados en paralelo pero el conjunto de ellos esta en serie con una resistencia, se observan entonces tres lazos y cuatro nodos,  como necesitamos calcular la corriente que entrara al sistema solo se toman en cuenta los tres leds. Es decir calcularemos la resistencia de acuerdo al voltaje que necesitemos y corriente que pida, considerando las características del led, nosotros deseamos que para cada led se tenga una tensión de 3v (led en paralelo), entonces la resistencia deberá permitir el paso de ese voltaje, la corriente será la suma de las corrientes de los lasos si cada laso tiene una corriente de 25 mA la suma de los tres lasos será 75 mA, teniendo los datos calcularemos la resistencia.

Consideremos la fuente como de 5v, entonces la resistencia deberá disipar 2v que es la diferencia de la fuente y los led, la corriente que circulara en la resistencia es la misma que entra al primer nodo (75 mA). Entonces se obtiene lo siguiente.