LED conectado a 120v/240v CA

PRECAUCIÓN:

Trabajar con la línea de alimentación de la casa (120v) es muy peligroso, hay que tomar las medidas de precaución adecuadas a la hora de realizar las conexiones y pruebas.

¿Por qué conectar un LED a la CA?

Muchos se preguntaran para que conectar un LED a la corriente alterna, pues aunque parezca raro si hay casos como por ejemplo queremos indicar si algún aparato esta está conectado a la CA, en mi caso esa es exactamente la función que necesito.

¿Qué es la Corriente Alterna?

Se denomina corriente alterna (CA) a la corriente eléctrica donde la magnitud y el sentido varían cíclicamente, que es lo contrario a la corriente directa (DC) donde la corriente eléctrica se mantiene fija. La CA de la casa tiene una oscilación sinusoidal debido a que se consigue una transmisión más eficiente de la energía.

En la siguiente figura se puede ver la gráfica del voltaje de la CA y sus fórmulas.

Grafica CA y Formulas

¿Cómo conectar el LED a la CA?

No se puede conectar el LED directamente, hay que utilizar un pequeño circuito para regular la corriente y la cantidad de voltaje que cae sobre él, evitando que este se queme.

Existen varios circuitos para realizar esta tarea, pero enfocándonos a utilizar la menor cantidad de componentes los reduje a dos. En ambos circuitos hay que utilizar dos LEDs o un LED y un diodo (cualquiera normal, ej. 1N4001), la función del segundo LED o diodo es permitir el paso de la corriente en la parte negativa de la onda y evitar que el LED bloque el paso cayendo todo el voltaje sobre el causando que se queme.

Circuito R

  • Ventaja: Este circuito solamente se necesitan tres componentes: Una resistencia, un diodo o LED y el LED en cuestión.

  • Desventaja: La resistencia tiene que ser muy grande para soportar la potencia.

La función de la resistencia en este circuito es simplemente limitar la corriente para evitar que se queme el LED.

Debido a que la CA está en fase se puede realizar los cálculos como si fuera CD, utilizando los valores eficientes.

Su diagrama esquemático es el siguiente con sus fórmulas.

Circuito R y Formulas

Para calcular el valor y la potencia de la resistencia que necesitamos debemos obtener el voltaje y la corriente que utiliza el LED de la hoja de datos, también debemos saber que voltaje se utiliza en nuestra casa ya sea 120v o 240v.

Circuito R - Ejemplo

Circuito RC

  • Ventaja: Este circuito no necesita una resistencia de tanta potencia por que la mayoría del voltaje cae sobre el capacitor y solamente utiliza cuatro componentes: Una resistencia, un capacitor, un diodo o LED y el LED en cuestión.

  • Desventaja: Utiliza un capacitor y hay que recordar que el capacitor se mantiene cargado aunque este desconectado de la CA por lo tanto no se les ocurra tocarlo o recibirán una descarga eléctrica, hay que descargarlo realizando un puente entre sus terminales (verán como sale una pequeña chispa al descargarlo).

La función de la resistencia y el capacitor es limitar la corriente para evitar que se queme el LED.

Debido a que la CA está en desfase de 90 grados entre el voltaje de la resistencia y el voltaje del capacitor los cálculos cambian un poco.

Su diagrama esquemático es el siguiente con sus fórmulas.

Circuito RC y Formulas

Para calcular el valor del capacitor debemos establecer un valor de resistencia de 1K, también debemos obtener el voltaje y la corriente que utiliza el LED de la hoja de datos, al igual el voltaje que se utiliza en nuestra casa ya sea 120v o 240v.

Circuito RC - Ejemplo

Excel para Realizar los Cálculos

Aquí les traigo un Excel donde solamente hay que poner los datos iniciales y este calculara el resto, disfruten. :D

Bajar Archivo Excel

Referencias

Wiki, “Alternating current”, 07/01/12, http://en.wikipedia.org/wiki/Alternating_current

Wiki, “Corriente alterna”, 02/01/12, http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

Unicrom.com, “Diodo LED conectado a 120/240 voltios”, 10/01/12, http://www.unicrom.com/cir_Led_con_AC.asp

Bigelow Ken, “Series RC Circuits”, 10/01/12, http://www.play-hookey.com/ac_theory/ac_rc_series.html

Galería

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30 Responses to LED conectado a 120v/240v CA

  1. jadarkap says:

    hola oye, disucloa una pregunta que funcion tiene el diodo en los circuitos, es necesario usarlo o es opcional?

    • Omar Gurrola says:

      Hola, si es necesario que lleve el diodo (lo puedes cambiar por otro LED), este permite el paso de la corriente en el ciclo negativo de la CA. Si no lo pones el LED se quemara en unos segundos, podrías tratar de conseguir un LED que soporte voltajes mayores a 120v en inversa pero vas a batallar en encontrar uno.

      Saludos =D

      • jadarkap says:

        pero ya por eso se calculo la resistencia adecuada para disminuir el voltaje lo suficiente para que no suceda eso que me acabas el corto circuito y la bobina que usas es para que la CA se comporte de forma mas amigable y asi se comporte casi de forma directa, no es asi, osea no me queda completamente claro

      • Omar Gurrola says:

        Lo que sucede es que la corriente alterna no funciona igual que la directa, esta tiene un tiempo donde su voltaje es positivo y otro donde es negativo, y que sucede cuando un voltaje negativo quiere circular por un LED, este no lo deja pasar haciendo que todo el voltaje (120v) caigan sobre el LED y si este no esta diseñado para soportar 120v en inversa se quemara.
        Saludos =D

  2. luis says:

    disculpa amigo el valor del capacitor es correcto?? esque no lo encuentro me dicen que no lo tienen, no es en microfaradyos?? gracias

    • Omar Gurrola says:

      Hola, tienes razón hubo un error al despejar la formula para calcular “C” y por ende el valor es incorrecto.
      Ya esta corregida la entrada y añadí al final una liga al archivo Excel que realiza los calculo.
      Saludos y gracias por notarlo =D

      • jadarkap says:

        hola ya entendi a que te refieres con tu diodo ya estuve invesitgando y la razon de que yo no la use es que yo no use un led si no que use 30 leds y estan 3 paralelos donde hay 10 de en serie cada uno, muchas graacias, espero sigas publicando

  3. hugo says:

    hola muy buenos los datos que proporcionas, podrias ayudarme para conectar 3 leds 3.3 volts cada uno en el mismo circuito y como podria implementar un swich con una fotoresistencia gracias por compartir tus conocimientos

  4. renato says:

    oies dragon, puedo conectar dos leds, enves de un led y un diodo? lo que quiero hacer es conectar 6 series de 5 leds, que cambiaria en la formula?

    • Omar Gurrola says:

      Hola renato, claro que puedes conectar dos leds en lugar del led y el diodo, lo que importa es que vayan ambos y cada uno en un sentido.
      Si entendi bien vas a conectar 6 columnas de leds, donde cada columna tiene 5 leds. Las formulas serian las mismas lo unico que cambiaria son los valores iniciales de corriente y voltaje (del led), los cuales se calulan con la mitad de las columnas por eso lo divido entre dos:
      It = Il * (Col/2)
      Vt = Vl * (LXC)
      Donde:
      It = Corriente total del circuito.
      Il = Corriente que requiere 1 led
      Col = Cantidad de columnas en total.
      Vt = Voltaje total del circuito.
      Vl = Voltaje que requere 1 led.
      LXC = Leds x 1 columna

      Ejemplo:
      Il = 20 mA
      Vl = 1.8 V
      Col = 6
      LXC = 5

      It = (0.020A) * (6/2) = 0.020A * 3 = 0.060A = 60 mA
      Vt = 1.8V * 5 = 9V
      Entonces en las formulas de cualquiera de los dos circuitos propuestos (R o RC) los valores de entrada serian: Vl = Vt = 9V y Il = It = 60mA.

      Recuerda que la mitad de las columnas de leds deben estar en un sentido y la otra mitad al otro (en tu caso son 6 columnas, entonces tres a un sentido y tres al otro).

      Saludos =D

  5. Elena says:

    En la electronica me dieron un diodo IN4007 y no el IN4001 ya coloque el circuito y no me ha funcionado ? es por el diodo ???

    • Omar Gurrola says:

      Hola elena, no creo que el diodo sea el problema, revisa la polaridad del diodo y del led en el circuito, al igual que el valor y potencia de la resistencia. Si utilizaste el circuito del capacitor tambien revisa su valor y voltaje.
      Saludos.

  6. Jaime L. says:

    Hola Omar, yo encontre esta misma informacion en otra pagina con una ligera variacion, La potencia de la resistencia la marcaba como 1/2 watt. Los conecte tal como tu diagrama (circuito RC) pero con la resistencia de 1/2 watt y “Se me quemo !!!” (supongo que tambien los leds se quemaron). Cabe mencionar que los leds que yo use son de los llamados de alta luminicidad (de 10mm). Pudieras por favor ayudame e indicarme si hay algo mal (aparte de la potencia de la resistencia usada?

    Gracias de antemano por tu atencion y ayuda…

    • Omar Gurrola says:

      Hola jaime, en el ejemplo RC, la potencia de la resistencia que calcule fue de 1w no 1/2w, aparte yo utilize un led normal, la cantidad de corriente y el voltaje que requieren los LEDs de alta luminosidad es mayor por lo que la potencia en la resistencia debe ser mayor. Realiza los calculos nuevamente (siguiendo las reglas) y comentame =D. Saludos.

  7. Jaime L. says:

    Que tal Omar, hice el ajuste de la potencia de la resistencia y de acuerdo a los calculos, el hecho de que los leds que use sean de alto luminosidad (10mm) no afecta. La potencia de la resistencia la puse de 1W y funciono, pero los leds iluminan muy poco. De acuerdo a los calculos de tu hoja de excel, la corriente que le llega a los leds es apenas 19mA. Luego vi que al apagarlos el led no se apaga al instante por lo que le puse una resistencia de 1K a 1/2 w en paralelo con el capacitor para descargarlo pero se me quemo la resistencia, luego le puse otra de 1K 1W y ya apaga al instante pero sigue saliendo humo. En conclusion:
    Los led iluminan pero muy poco
    Y al parecer la resistencia para descargar el capacitor necesito mas potencia, mas no se si eso afecte en la luminosidad de los leds.
    Pudieras por favor orientarme al respecto?

    • Omar Gurrola says:

      Hola jaime, segun los calculos necesitas una resistencia de 3W en paralelo al capacitor, pero mejor te conviene utilizar el circuito R y utilizar una sola resistencia de alta potencia en lugar de dos, y no tendrias el problema de que no se apaguen al instante.
      Saludos =D

  8. Francisco says:

    Hola Omar, los calculos serían los mismos si le pongo un puente de diodos?, gracias de antemano por tu respuesta.
    Saludos,

  9. rafael says:

    buenas, sr omar, en los circuitos (r y rc) si reemplazo el diodo por un led, este también se exitará e iluminara? y como la corriente es alterna cuando pasen los semiciclos parpadearan o por la frecuencia no ser perceptible a la vista?

    y si conecto varios leds como debo hacerlo en serie o en paralelo, donde lo que busco es mayor iluminación? cuales leds debo utilizar con luz blanca (v., i., grados, etc)?

    gracias y saludos

    • Omar Gurrola says:

      Hola rafael, si remplazas el diodo por un led prendera igual que le otro y tal como lo pensaste no se vera parpadear ya que en el caso de mi pais la frecuencia es 60Hz y el ojo humano no persive movimiento apartir de los 30Hz.
      Para conectar varios leds puedes realizarlo en serie o paralelo como se ajuste mejor a tus necesidades, lo unico que puede pasar si los pones en serie es que si se quemara uno toda la tira de un lado dejaria de funcionar, asi que recomendaria paralelo a los dos leds principales. Pero en cualquiera de los casos debes recalcular los valores de la resistencia y/o capacitor en base al circuito que utilices para la cantidad de corriente que necesites, etc.

      No soy un experto en leds asi que sobre las caracteristicas de leds que sean los mejores para tu aplicacion no podria decirte.

      Saludos =D

  10. alan barrera says:

    Hola buen dia omar, quiero conectar 4 leds de 3w cada uno, la corriente en de 700mA, utilice el circuito RC pero se me quemaron los led, utilice un capacitor de poliester 475 k, y una resistencia de 10 ohm a 1 watt, otro inconveniente que encontre es la poca luminosidad que me entrega, que me recomiendas???? saludos

    • Omar Gurrola says:

      Si entendí bien quieres conectar 4 LEDs de 3w, 700mA, 4.1v c/u. Entonces la corriente total que necesitas es de 2*0.700 = 1.4 Amperes.

      La razón por la que se quemo fue porque al utilizar una resistencia de 10 Ohm y el capacitor de 475k te entrego una corriente de 2.02 Amperes lo cual excedió la máxima corriente que necesitan los LEDs. Aparte la potencia de la resistencia debió haber sido de 30W o más.

      Una posible solución sería utilizar una resistencia de 2.2 Ohm a 10W con un capacitor de 33uF para que te entregue una corriente de 1.44 Amperes.

      La mejor solución para leds de alta luminosidad como en tu caso es comprar un controlador (LED Driver) que brinde el voltaje y corriente que necesitas para todos los LEDs, creo que son algo caros pero es mejor.

  11. jesusR says:

    tengo una pequeña pregunta, en el circuito RC podria utilizar un puente rectificador para aprovechar ambas fases de la señal sin modicar nada mas en el diseño?

  12. Mora says:

    Hola una Pregunta. que capacitor tengo que usar para un led de alta luminosidad (4.1v)?

    lo que hice fue sumar 4.1v + 330F = 334.1F por logica tendria un capacitor de 350F, 200V o estoy haciendo mal la operacion?

    • Omar Gurrola says:

      Ya tienes el voltaje del LED que es 4.1v pero también necesitas saber cuánta corriente necesita para funcionar correctamente sin quemarse.

      Si el LED utiliza una corriente mayor a 70mA ya no es conveniente utilizar una resistencia de 1K Ohm porque a partir de ese punto la resistencia de 1K Ohm requiere una potencia de 10W o más.

      Pero puedes disminuir la resistencia y con ello bajaría la potencia que necesita la misma.

      Por ejemplo un LED que utiliza 4.1v y 150mA, (utilizando el Excel para los calculos):
      Si R = 22 Ohm (Comercial), entonces la potencia requerida seria de Pr = 1W y el valor del capacitor seria de C = 3.3uF a 200v (Comercial) y la corriente que circularía por el LED en teoría seria de Il = 144mA.

      Saludos =D

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