LED conectado a 120v/240v CA
Thursday - 12, January, 2012 (9:21 AM) 50 Comments
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.
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¿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
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Ventaja: Este circuito solamente se necesitan tres componentes: Una resistencia, un diodo o LED y el LED en cuestión.
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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.
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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.
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Circuito RC
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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.
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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.
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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.
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Excel para Realizar los Cálculos
Aquí les traigo un Excel donde solamente hay que poner los datos iniciales y este calculara el resto, disfruten. 😀
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
ProProjects 
hola oye, disucloa una pregunta que funcion tiene el diodo en los circuitos, es necesario usarlo o es opcional?
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
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
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
disculpa amigo el valor del capacitor es correcto?? esque no lo encuentro me dicen que no lo tienen, no es en microfaradyos?? gracias
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
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
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
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?
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
Hola muchas gracias por el aporte!! Llevaba días batallando con una “serie” así quedó a la primera 🙂
Me alegra mucho leer que te sirvio =D
si quiero realizar el mismo ejercicio que el compañero renato en circuito RC, el valor de la resistencia seguirá siendo de 1k ohm?? o cambia debido a la cantidad de LED’s utilizados? si se puede usar 1k ohm es solo cuestion de calcular la potencia y ya?.
Saludos
Hola Edgar lo que cambiaría es la potencia de la resistencia y el valor del capacitor y el voltaje del mismo, por lo tanto recomiendo recalcular todo utilizando el Excel para evitar que el error sea mucho y llegue al punto de quemarse.
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 ???
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.
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…
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.
Gracias Omar, hare los ajustes y vere que sucede !!!
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?
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
Hola Omar, los calculos serían los mismos si le pongo un puente de diodos?, gracias de antemano por tu respuesta.
Saludos,
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
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
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
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.
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?
Si se puede poner un puente rectificador para aprovechar ambas fases, el único cambio que hay que hacer es quitar el diodo o segundo LED del circuito o simplemente poner ambos con la misma polaridad.
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?
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
hola disculpa que te moleste pero tengo unas dudas.
la resistencia en serie creo que es para limitar una corriente inicial que circula por el circuito, de otra forma se quemaría el led.
ahora bien según entiendo. es como si fuera una única fórmula que depende de dos variables, una es la resistencia y otra la reactancia capacitiva y dejas una constante (la resistencia) que en teoria puede ser cualquier valor siempre que convenga que su disipación de potencia no sea muy alta. (sino conviene usar el primer circuito)
no entiendo porque vos usas los efectivos para hacer los cálculos ¿no habría que usar los valores pico?
¿cual es la razón por la que de tensión del capacitor debe ser el doble?
Hola javier, estas en lo correcto sobre lo de la resistencia y por que la potencia es baja para el segundo circuito.
Los calculos son con los valores eficaces por que es la manera mas facil de realizar los calculos como si fuera corrente dc, podrias utilizar los valores picos pero el led a la vista prenderia menos.
La tension del capacitor debe ser del doble preferentemente por que casi todo el voltaje caera sobre el y no se debe mantener ningun dispositivo en los limites o se dañaria en poco tiempo.
Saludos.
Sin duda es la mejor explicación que he encontrado vamos a ver como me va. Muchas gracias por el dato.
hola omar como estas… bueno en mi caso omar necesito conectar una red de 15 diodos LEDs en serie de tipo blanco brillantes a la red domiciliaria de mi casa que es de 118VAC. Hice todos los cálculos como los hiciste, con una caída de tensión de 3.3Voltios para cada LED y una corriente de 20mA para toda la serie usando el circuito RC como regulador de tensión Mis cálculos me dicen que debo isar un condensador de 0.81uF osea 810nanos. Ahora mi pregunta es colega: es necesario la polaridad FASE-NEUTRO en la conexion de entrada de línea de AC del circuito o si trabajaría de igual manera de todos modos?
otra cosa omar, el caculo del valor de la capacitancia para el condensador si está bien así??
Excelente, solo tengo una duda, Hasta donde yo tengo entendido el capacitor se queda cargado si no se encuentra conectado a nada, los leds que tiene conectados a el se encargan de consumir la energía almacenada dentro de el, por esto las lamparas led se apagan lentamente, tengo o no razón?
Hola antonio, si exactamente eso sucede, tienes toda la razon.
Saludos.
Una pregunta, para no correr riesto quice conectarle una lampara de 60wtts en serie, pero al medir con el cautin el voltaje de los 120v, y descubrir cual era face y cual neutro, por aquello de que si lo mido al reves me saldria -120v, me sale en ambos sentidos una lectura de 120 sin signo.
Que me puedes comentar al respecto?, desde ahora mil gracias…
Compa superado lo de encontrar Fase y Neutro :D, bueno:
– probe el circuito y el led (verde o rojo) me tira una pequeña chispita casi nula
– Asi que probe cambiar la resistencia de 1.5k, 1K.. hasta llegar a los 400homs y seguia la chispita.
– Probe con el diodo IN4001,IN4002,IN4007 y seguia con la chispita apenas.
– Cambie el diodo por otro led invirtiendolo y taraaaan ya prendian los 2 con aceptablemente no tan brillantes pero aceptablemente.
Podrias orientarme que podria estar saliendo mal?
Comentario: lo unico que veo diferente en tu proyecto es que aqui en méxico el capacitor tiene cerigrafiado 2E334k, que quiere decir que es para 250v (2E) a .33uf(334) y con un 10% de tolerancia(K).
Hola
Quiciera agregar mas leds al circuito para hacer una Lampara. Cuales serian los cambios que tendria que hacerle al circuito. Si por favor me pueden ayudar. Gracias
Hola. Quisiera saber si los led tienen luz estroboscópica; es decir, si la luz de los mismos titila o parpadea con cada período o ciclo de la corriente alternada común de 50 o de 60 hercios. Sabemos que los leds son para ser usados con corriente continua y no alterna, pero aquí es otra cosa. Claro que el ojo no percibe el parpadeo, pero quiero saber si los leds parpadean con el objeto de ser usados con un disco estroboscópico, de esos que se colocan encima del plato tornamesa o tocadiscos, para saber el número de revoluciones por minuto que da el disco. ¿Me explico? ¿Se pueden usar para este objeto, o existe otro tipo de lámparas con efecto estroboscópico para usarlas con esos discos de tornamesa. Espero hayas entendido lo que deseo saber. ¡Gracias!
tengo un problema yo uso un panel de leds de 3×3 leds ultrabrillantes que en total consumen .060A que por resultado me dio una resistencia de 3.3 watts que al conectar encienden bien los leds muy potente pero se calienta aun la resistencia que al ser de 3.3 watts y no existir ese valoren el mercado use una de 5 watts pero aun asi se calienta mucho seria bueno cambiar esa resistencia por una de 10 watts a 1 K saludos ?
Excelente aporte. Estoy apoyando a mi hijo en su proyecto escolar donde reducen directamente de la red eléctrica 127V a 10V cd para alimentar un control de luz nocturna.
Un gran trabajo que agradezco mucho, pues me va a servir mucho.
Un saludo.
hola omar, quiero hacer una lamparita de noche para mi nieta con dos leds y enchufarla a la corriente de 120 volts…que necesito comprar para hacerla? y sus especificaciones…me podrías ayudar?…no soy bueno para las matemáticas.. tu por lo que veo si…de antemano gracias.
BUENOS DIAS , AMIGO, NECESITO LO SIGUIENTE,, TENGO UNA LECTORA DE CD DE COMPUTADORA Y QUIERO CONECTARLA A 120 VOLTIOS AC, CON SALIDA DE 12 VOLTIOS AL MENOS PERO CON 3 AMPERIOS, SERIA POSIBLE QUE USTED ME HICIERA UN DIAGRAMA AL RESPECTO, OTRA, NO LE QUIERO PONER TRANSFORMADOR, EL CIRCUITO SERIA DIRECTO A LA CORRIENTE DE LA CASA, SABRIA AGRADECERLE, HASTA LUEGO
Estimado: Grande fue mi sorpresa cuando realicé un circuito compuesto por un Led común y dos resistencias de 33K y 1/4W, una en cada terminal del LED y conectando los terminales libres de las resistencias a 220V. No sólo no explotó como yo esperaba sino que funcionó de forma correcta. El Led encendió y las resistencias no reclanetaron más de lo aceptable.
Explicación. En este caso la corriente máxima que circula es 311V/66K = 4.71 mA (despreciando la caída en el LED y sabiendo que el pico de la senoide es de 311V para una tensión RMS de 220V). en la parte de máxima de la onda senoidal y de aproximadamente 0 mA en la parte negativa de la señal. Si tomamos el valor RMS de 220V que es el de línea, la corriente “promedio” sería de 3.33 mA en el ciclo positivo y de 1.66 mA como promedio para todo el ciclo (ya que durante el ciclo negativo la corriente es 0mA). De acuerdo a esto por el LED pasaría una corriente equivalente de contínua de 1.66 mA suficiente para encenderlo. Qué pasa con la disipación en las resistencias que es donde cae la tensión durante el ciclo positivo: Sería 220 V (Valor RMS) / 66K = 3.33 mA, con una disipación V x I = 0.726 W. En el ciclo negativo toda la tensión cae sobre el LED con lo cual no disipan las resistencias. Entonces durante un ciclo las resistencias disipan 0.726W/2 entre las dos y por lo tanto 0.726/4 = 0.1816 W cada una, dentro del valor de 1/4W de la resistencia.
Finalmente qué pasa con los picos de 311V. en inversa que tiene que soportar el LED: Según las hojas de datos los Led pueden soportar hasta 6 V en inversa. No conseguí datos de por cuánto tiempo pueden soportan mucho más que eso. En nuestro caso el Led recibe pulsos en inversa cada 20 mseg. y que duran 10 mseg. Es probable que por lo corto del tiempo no alcance a volar por el aire. Si alguien tiene mejor información la agradecería.
Estimado: Grande fue mi sorpresa cuando realicé un circuito compuesto por un Led común y dos resistencias de 33K y 1/4W, una en cada terminal del LED y conectando los terminales libres de las resistencias a 220V. No sólo no explotó como yo esperaba sino que funcionó de forma correcta. El Led encendió y las resistencias no reclanetaron más de lo aceptable.
Explicación. En este caso la corriente máxima que circula es 311V/66K = 4.71 mA (despreciando la caída en el LED y sabiendo que el pico de la senoide es de 311V para una tensión RMS de 220V). en la parte de máxima de la onda senoidal, y de aproximadamente 0 mA en la parte negativa de la señal. Si tomamos el valor RMS de 220V que es el de línea, la corriente “promedio” sería de 3.33 mA en el ciclo positivo y de 1.66 mA como promedio para todo el ciclo (ya que durante el ciclo negativo la corriente es 0mA). De acuerdo a esto por el LED pasaría una corriente equivalente de contínua de 1.66 mA suficiente para encenderlo. Qué pasa con la disipación en las resistencias que es donde cae la tensión durante el ciclo positivo: Sería 220 V (Valor RMS) / 66K = 3.33 mA, con una disipación V x I = 0.726 W. En el ciclo negativo toda la tensión cae sobre el LED con lo cual no disipan las resistencias. Entonces durante un ciclo las resistencias disipan 0.726W/2 entre las dos y por lo tanto 0.726/4 = 0.1816 W cada una, dentro del valor de 1/4W de la resistencia.
Finalmente qué pasa con los picos de 311V. en inversa que tiene que soportar el LED: Según las hojas de datos los Led pueden soportar hasta 6 V en inversa. No conseguí datos de por cuánto tiempo pueden soportan mucho más que eso. En nuestro caso el Led recibe pulsos en inversa cada 20 mseg. y que duran 10 mseg. Es probable que por lo corto del tiempo no alcance a destruirse.
que pasa si el capacitor tiene polaridad? prque del valor que necesito no viene en poliester
No puedes usar un capacitor con polaridad o este explotara, recuerda que lo estas conectando a voltage AC, el cual cambia de polaridad a medio ciclo.