Desarrollo del circuito controlador para Lámpara de diodos LED’S de bajo consumo

Br. Daiver Juárez, Br. Andyervis García
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DESARROLLO DEL CIRCUITO CONTROLADOR PARA LÁMPARAS DE DIODOS LED'S DE BAJO CONSUMO.
Daiver Juárez, Andyervis García.
[email protected], [email protected]
Universidad del Zulia, Facultad Experimental de Ciencias, Dpto. de Física, Laboratorio Avanzado de Física, Maracaibo, Venezuela.
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RESÚMEN
Se logra en el presente informe, desarrollar un circuito controlador para una lámpara que consta de 4 diodos LED's blanco frio y de alto brillo, como carga. El circuito utiliza como limitador de corriente una combinación en serie de un capacitor de poliéster de 1μF para 250V, conectado a un polo de la corriente AC y una resistencia de 3.3k para 2watts al otro polo. Entre los componentes anteriores tenemos un transformador de corriente AC a DC que utiliza 4 diodos de silicio 1N4001 como puente rectificador, al cual además se le asignó un capacitor electrolítico de 68μF para 200V en paralelo a la salida, con la finalidad de reducir el rizado de la onda rectificada sobre la carga. El desarrollo del prototipo consta de la simulación a través de Multisim 12.0 (lo cual nos permitió confirmar el buen uso del circuito) y de su construcción. Se determinó además que la potencia de consumo aproximadamente está alrededor de los 2,4watts.
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ABSTRACT
Is achieved in this report, develop a driver circuit to a lamp of 4 LED's cold white and high brightness, as charge. This uses as current limiter a series combination of a polyester capacitor (1μF to 250V), and a resistance (3.3k to 2watts). Between these, is connect 4 silicon diodes (1N4001) as rectifier bridge, to converter current AC in DC. At the exit, is placed an electrolytic capacitor (68μF to 200V) in parallel, reducing the ripple of rectifier wave on the charge. The software Multisim 12.0 was used to develop of circuit prototype, to confirm its good operation, and construction later. The consume power, was approx. determined as 2,4watts.
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INTRODUCCIÓN.
El principal propósito de diseñar una lámpara a base de LED's es el poder sustituirlas por las lámparas incandescentes o convencionales, ya que comúnmente disminuirá la potencia (en watts) de consumo eléctrico, y a largo plazo el ahorro monetario. En la tabla 1A de la sección ANEXOS, se ha incluido un serié de datos de comparación en consumo eléctrico, eficiencia, duración de vida por horas, entre otros., en relación a la lámpara LED's y la incandescente provenientes de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de USA. También se muestra en la tabla 2A la relación de diferentes valores en lúmenes (unidad del SI que medir el flujo luminoso o potencia luminosa emitida por la fuente), comparándolos con el consumo en watts (W) aproximado que poseen los dos tipos de lámparas que comparten esos mismas valores de lm. Como se puede apreciar en la tabla, los LED's poseen una mayor eficiencia luminosa con menor consumo en watts comparado con las lámparas incandescentes.
Un circuito es una red eléctrica donde se interconectan dos o más componentes electrónicos, y que contienen al menos una trayectoria cerrada. También se podría definir como el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas (o electrones). Estas cargas producen un flujo corriente eléctrica en un determinado tiempo, lo cual implica que existe una cantidad de carga en movimiento dentro del circuito. Esta corriente eléctrica es definida por convenio en dirección contraria al desplazamiento de los electrones.
Cuando la corriente eléctrica circula en la misma cantidad y sentido, se dice que la corriente es continua CC o directa DC. Esto implica que su polaridad es invariable, y que la corriente y el voltaje posean una amplitud relativamente constante. La corriente que cambia de sentido y amplitud en el tiempo determinado se denomina alterna AC.

Figura 1.1. Onda de voltaje DC y AC
En un circuito eléctrico, uno los componentes más comunes y presentes es la resistencia. Esta tiene como propósito generar una oposición al desplazamiento de electrones o flujo de corriente. La resistencia eléctrica es el fenómeno que se usa para limitar y controlar el voltaje y la corriente eléctrica. Otro componente es el capacitor, el cual posee la cualidad de mantener una carga eléctrica, almacenándola y cediéndola. La capacitancia es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un voltaje dado. El más común de ellos es el electrolítico, el cual está formado por un par de superficies conductoras, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío.

Figura 1.2. Simbología de la resistencia y del capacitor electrolítico.
El diodo de silicio también es un componente electrónico que está presente en un circuito. Está basado en la unión de dos semiconductores de tipo P y N. La zona N es la más conductora y abundan los electrones, mientras la P es la más resistiva y abundan huecos (faltos de electrones). Estos semiconductores son nanocristales de silicio previamente dopados. El de la zona N ha sido dopado con un elemento de grupo VA, mientras que el de la P un elemento del grupo IIIA. Además, cuando se polariza directamente, es decir polo negativo de la fuente al cátodo (o zona N), permite la circulación de la corriente eléctrica. Mientras que una aplicación en la electrónica en polarización inversa, es de fusible o protector.

Figura 1.3. Simbología y polaridad del diodo de silicio y del diodo LED.
Por último, el diodo LED o diodo emisor de luz, el cual es un dispositivo opto-electrónico basado en el principio básico del diodo semiconductor, pero que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa. Es decir, cuando se le aplica un voltaje (que depende del voltaje umbral del LED) en polarización directa se genera un flujo de electrones y huecos entre la zona N y P, que crean fotones de luz en el proceso.

La longitud de onda del espectro de luz emitido dependerá de la separación entre la banda de valencia y la banda de conducción, también llamada brecha de energía prohibida. El compuesto de fosfito Indio-Galio InGaP se usa para crear el rojo y ámbar, el compuesto de nitruro de Galio GaN se usa para crear el azul, cyan y verde, además estos mismos compuestos también pueden usarse para generar luz infrarroja IR y ultravioleta UV. El diodo LED emisor de luz blanca, actualmente se puede generar usando arreglos de LED's que emitan luz roja, verde y azul, respectivamente.
El presente proyecto tiene como objetico diseñar el circuito controlador de una lámpara de LED's, de bajo consumo y baja potencia. Además como objetivos específicos: Plantear y desarrollar el circuito más conveniente. Analizar los fenómenos eléctricos, desde el punto de vista físico, presentes en el circuito. Determinar los valores de los componentes eléctricos presentes y en corriente AC de 110V a 60Hz. Simular dicho circuito a través del software Multisim 12.0. Y la posterior construcción del circuito controlador LED's.
MARCO METODOLÓGICO.
Se selecciona y plantea, realizar el circuito de la figura (2.1), como controlador de nuestra lámpara de bajo consumo y baja potencia a base de LED's, ya que esta nos permite manejar los conceptos de viabilidad y nos proporciona las condiciones exigidas en los objetivos.

Figura 2.1. Circuito controlador de lámpara de diodos LED's de baja potencia.
Este circuito consta de 5 secciones determinadas por la figura (2.2) que consta de una fuente de voltaje AC, un limitador de corriente integrado por un capacitor de poliéster y una resistencia de alta potencia, un puente rectificador de diodos de silicio, un capacitor electrolítico para el filtrado de la señal, y la carga que en nuestro caso es el número determinado de LED's en serie.
MARCO TEÓRICO.
Para el desarrollo del circuito controlador es importante entender el funcionamiento eléctrico, desde el punto de vista físico, de cada una de las secciones anteriormente mostradas en la figura (2.2). En esta se debe tener bien claro que la fuente viene dada por el voltaje eficaz de la red eléctrica es decir 110 voltios que oscilan a una frecuencia de 60 Hz.

Figura 2.2. Secciones de importancia del circuito controlador.

Además de que la carga vienen a ser 4 diodos LED's de alto brillo de color blanco frío, y que poseen un voltaje umbral de 3,5 voltios y su corriente máxima es de 20 miliamperios. Los demás puntos se prepararon de la siguiente manera:
3.1. Capacitores y Circuitos RC en serie utilizando AC.
Los circuitos RC en serie presentes en AC son de mucha importancia, ya que en el estudio aparecen fenómenos eléctricos resistivos que no están presentes en DC. Además, de que al introducir una carga entre la resistencia y el capacitor, esta recibirá una corriente que anteriormente fue limitada por el circuito RC. La corriente limitada por el circuito RC dependerá de la resistencia ofrecida por la carga.
Estudiando los capacitores en corriente alterna (según figura (3.1)) tenemos que, debido a que la onda del voltaje de la fuente en AC representa una función de onda Sinusoidal, tenemos que para un capacitor en AC:
VRMS=VC=Vpicosinωt ... (1)
Donde, RSM significa Root Mean Square (Raíz Media Cuadrática). Los voltajes de 110 o 220 voltios de nuestras casas son valores nominales RMS o eficaces de tensión. Además VC es el voltaje del capacitor, Vpico es la amplitud máxima del voltaje y ω=2πf es la frecuencia angular, con f la frecuencia de red eléctrica. De la definición de Capacitancia:
C=qVC
Con q la carga contenida en el capacitor. Por lo tanto (1) se transforma en,
q=CVpicosinωt
Y como, la corriente por su definición es, I=dqdt la ecuación anterior pasa a ser:
IC=dqdt=ωCVpicocosωt (2)
Y a través de la identidad, cosωt=sinωt+π2
IC=ωCVpicosinωt+π2 (3)
Mediante esta ecuación observamos que la corriente del capacitor esta fuera de fase (o desfasada con el voltaje del capacitor a π2 rad=90°. Entonces, el gráfico de la corriente y el voltaje vs el tiempo, muestra que la corriente alcanza su máximo valor un cuarto de ciclo antes que el voltaje alcanza su valor máximo.

Figura 3.1. Desfase entre el voltaje y la corriente en AC sobre un capacitor.
De la ecuación (2) vemos que la corriente alcanza su valor máximo cuando cosωt=1, de modo que:
Ipico=ωCVpico=Vpico1ωC
De esta manera podemos observar que el capacitor en AC actúa como una resistencia. Como vemos en la ecuación anterior el denominador hacer el trabajo de la resistencia, por lo que posee unidades de Ohmios. Este término se denomina Reactancia Capacitiva XC=1ωC, de modo que:
Ipico=VpicoXC 4a XC=VpicoIpico (4b)
En un Circuito RC en serie de Corriente Alterna además, tenemos de la presencia de un factor que se opone al flujo de la corriente, que representa la resistencia total del conjunto resistencia-capacitor. Este se denomina Impedancia Z, y viene dado, a través del concepto de fasores, como:
Z2=R2+XC2 …(5)
Donde hacemos a la reactancia inductiva XL=0, debido a que el circuito que nos interesa es el RC. Por último, la impedancia extiende el concepto de resistencia en la ley de Ohm, a los circuitos de AC, por lo que también se define como:
Z=VI …(6) VA=Ohm
3.2. Circuitos RC en paralelo. Respuesta Natural.
La función de la resistencia R2 es la de descargar el capacitor C1 del limitador de corriente. Por ello es necesario describir el comportamiento de tal en el circuito y de cómo influye en el experimento. Dicho esto, en un circuito RC el capacitor se descarga sobre la resistencia siguiendo una evolución exponencial desde el valor V0 hasta 0. En la figura 3.2 el interruptor ha estado cerrado durante un tiempo anterior al instante cero, y por tanto el condensador ha almacenado energía. De modo que en el instante cero entre sus placas, el capacitor tiene un potencial V0. Al abrir dicho interruptor tenemos que la energía almacenada se disipa a través de la resistencia, por lo que el flujo de corriente es nulo o que:
ICt+IRt=0
CdVtdt+VtR=0
dVtdt+VtCR=0 …7
Resolviendo la ecuación diferencial, homogénea y de primer orden, tenemos:
dVtVt=-1CRdt
lnVt=-1CRt+K
Vt=e-1CRt+K Vt=K'e-tCR
Para t=0 Vt=V0e-tCR …8
La ecuación (8) nos explica la variación del voltaje del capacitor en función del tiempo y de los valores de capacitancia y resistencia, para un circuito RC en paralelo. Donde, observamos que el producto τ=RC posee unidades de resistencia, y se denomina constante de tiempo del circuito. Cuando tenemos t=τ o t=RC, el voltaje habrá caído un 63% del valor V0. Como este circuito está abierto, la solución que hemos hallado se le llama respuesta natural.

Figura 3.2. Régimen transitorio del voltaje del capacitor en función del tiempo. Descarga de un capacitor.
3.3. Circuitos rectificadores.
La tercera parte del funcionamiento del circuito, presenta la sección de puente rectificador. Sabemos que la corriente AC se diferencia de la DC en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en Hertz (Hz) tenga. La mayoría de los dispositivos electrónicos, televisores, radios, computadores etc. necesitan una corriente continua para funcionar correctamente. La parte dentro del equipo electrónico que provee esta tensión continua se llama fuente de poder o de alimentación y dentro de las fuentes de alimentación hay circuitos que permiten que la corriente fluya sólo en una dirección. Estos circuitos tienen la capacidad de convertir AC en DC pulsante, transformando así una corriente bidireccional a una unidireccional. Al proceso de convertir AC en DC se le denomina rectificación y los diodos rectificadores son los componentes electrónicos empleados para realizar dicha conversión.
La forma más sencilla de convertir corriente alterna AC en corriente continua CC es utilizando un circuito rectificador de onda media, a través de un solo diodo, como el mostrado en la figura 3.3. En este caso, se polariza directamente un diodo rectificador, que permite el paso de solo los semiciclos positivos de la tensión alterna, que luego permite que circule la corriente hacia la carga.

Figura 3.3. Rectificador de onda media.
El voltaje de DC pulsante obtenido a la salida de un rectificador de media onda tiene una frecuencia (f) igual a la de la tensión de la red, es decir 60 Hz, y una amplitud igual al valor pico (Vpico) de la tensión en el secundario. Si se conecta un voltímetro de DC entre los extremos de la carga, el mismo proporcionara una lectura (VDC) igual al valor medio de la tensión de salida. Para una señal de media onda, este valor está dado por:
VDC=Vpicoπ Vpico=2VRMS …(9)
El rectificador de media onda es muy sencillo porque utiliza un mínimo de componentes. Sin embargo. No es muy eficiente, porque solo permite que circule corriente a través de la carga durante los semiciclos positivos de tensión alterna.
Por tanto, un rectificador de onda completa es un circuito capaz de proporcionar corriente a la carga durante los semiciclos positivos y negativos de la tensión alterna de entrada. El rectificador de onda completa con puente de diodos o puente de Graetz utiliza cuatro diodos rectificadores en forma de rombo polarizados en la forma como lo muestra la figura 3.4.

Figura 3.4. Rectificador de onda completa.
El voltaje de DC pulsante, obtenido a la salida del rectificador de onda completa tiene una frecuencia (f) igual al doble de la tensión de la red, es decir 120Hz, y una amplitud igual al valor pico (Vpico) de la tensión en el secundario.
Si se conecta un voltímetro de DC entre los extremos de la carga, el mismo proporcionara una lectura (VDC) igual al valor medio de la tensión de salida. Para una señal de onda completa, este valor esta dado por:
VDC=2Vpicoπ VDC=22πVRMS…(10)
En la práctica, el voltaje real obtenido sobre la carga VDC es ligeramente inferior a este valor debido a la caída de voltaje en cada diodo. Por tanto, a la tensión obtenida deben descontarse alrededor de 1.4V para obtener la tensión de salida real, esto si tomamos 0.7V como valor de caída de tensión en cada diodo debido al voltaje umbral.
3.4. Capacitores para Rectificadores.
La corriente unidireccional pero pulsante proporcionada por un rectificador, no es adecuada para alimentar circuitos electrónicos que requieren corriente continua de valores aceptablemente estables. Esto se debe a que su valor no se mantiene constante, sino que varía periódicamente entre cero y el valor máximo de amplitud de la onda seno de entrada. Por ello se introduce la sección de filtrado.
Para convertir la tensión pulsante de la salida de un circuito rectificador a una tensión más lineal aproximada a la de una batería, se debe utilizar un capacitor. Este último es generalmente un condensador electrolítico de muy alta capacidad.
Los condensadores almacenan energía debido a su carga rápida a través de la pequeña resistencia de polarización directa en los diodos y la pierden cuando se descargan muy lentamente a través de la resistencia de la carga. Como resultado, la tensión en la carga es una tensión de DC casi ideal, excepto por una pequeña variación periódica de amplitud, ocasionada por la carga y la descarga del condensador. Esta variación se denomina rizado y tiene la misma frecuencia del voltaje rectificado en la Figura 3.5.

Figura 3.5. Fuente de voltaje no regulada.
La amplitud pico a pico (VRPP) del rizado está dada, en forma aproximada, por:
VRPP=IlfC …(11) AF=V
VRPP=2Vpico
VRPP=22VRMS …(12)
C=Il22fVRMS …(13) AV=F
Donde f es la frecuencia, C es la capacitancia e Il es la corriente en la carga. En la práctica, debe buscarse que la amplitud del rizado (VRPP) sea lo más pequeña ya que puede manifestarse como un ruido por ejemplo en los amplificadores de audio. Para reducir la amplitud del rizado, el valor del condensador(C) debe ser escogido de tal modo que el producto de la resistencia de carga por la capacitancia τ=RlC, llamado la constante de tiempo del circuito, sea mucho mayor que el periodo de la señal de entrada T=1/f, por lo menos diez veces, es decir, τ T, τ 10T. Por lo que:
C=τOhm x FRl
C 10TRl=10fRl F …(14)
De este modo se garantiza que el condensador solo pierda una pequeña parte de su carga almacenada durante el tiempo en que los diodos del rectificador no conduzcan.
4. ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Sabemos que se propuso realizar el circuito de la figura 2.1, donde la carga que opone resistencia son 4 Diodos LED's colocados en serie. Por ello, se procede a determinar el valor del Capacitor C1 en función de la resistencia R1 y de la carga, (o el valor de R1 en función de C1 y de la carga), y el valor del capacitor C2 en función de la onda rectificada y de la carga.
4.1. Determinación del capacitor limitador de corriente C1.
Como anteriormente vimos, la determinación de la capacitancia de un capacitor C1 viene a través del valor de reactancia capacitiva ya que estamos en presencia de corriente AC, y que para un circuito RC la impedancia viene dada por (5), entonces tenemos que:
Z2=R2+12πfC2
Z=R2+12πfC2 …(15)
Con ω=2πf. Donde en la ecuación (6) introduciendo (13), tenemos:
R2+12πfC2=VCIC …(16)
Con VC y IC, la corriente y el voltaje que queremos que fluya a través del capacitor. Debido a esto, el voltaje y la corriente del capacitor dependerá de la carga, que son LED's en serie, por lo que:
VC=VRMS-nVLED …17
IC=ILED …(18)
Donde n es el número de LED's en serie. Sustituyendo (17) y (18) en (16), tenemos
R2+12πfC2=VRMS-nVLEDILED (19)
Entonces el valor de la capacitancia viene dado como:
R2+12πfC2=VRMS-nVLEDILED2
12πfC2=VRMS-nVLEDILED2-R2
12πfC2=VRMS-nVLED2-ILEDR2ILED2
2πfC=ILEDVRMS-nVLED2-ILEDR212
C=ILED2πfVRMS-nVLED2-ILEDR212
De manera que C1 se determina como:
C1=ILED2πf1VRMS-nVLED2-ILEDR1212 20
AHz V=AsV=F
Y el voltaje del capacitor viene dado, desde la ecuación (6) como,
VC=ICZ
VC1=ILEDR12+12πfC12 …(21)
4.2. Determinación de la resistencia limitadora de corriente R1.
De manera similar que el capacitor C1, partiendo de la ecuación (16) tenemos,
R2+12πfC2=VRMS-nVLEDILED2
R2=VRMS-nVLEDILED2-12πfC2
R=VRMS-nVLEDILED2-12πfC212
Donde IR=ILED. De manera que R1 se determina:
R1=VRMS-nVLEDILED2-12πfC121222
VA=Ohm
Donde la potencia de la Resistencia viene dada por:
PR=IRVR=VR2R=IR2R
PR1=ILED2R1 …(23)
4.3. Determinación del capacitor eliminador de rizado C2.
Debido a que lo que se desea es eliminar, en lo más posible, el rizado del voltaje, entonces consideraremos la ecuación (11). Esta ecuación me relaciona el voltaje del pico del rizado VRPP con la capacitancia.
VRPP=ILEDfC C=ILEDfVRPP …(24)
Donde además, para este circuito,
VRPP=2Vpico Vpico=2VC1 …(25)
En la ecuación (25) estamos considerando que VRMS=VC1=VLED's=nVLED (según la ecuación 9), esto se debe a que el voltaje RMS ha sido transformado por el voltaje del Capacitor 1. De manera que:
VRPP=22nVLED …(26)
Por ende (24) se transforma mediante (26) en:
C2=ILED22fnVLED …27
C2=10fRLED …(28)
Donde se ha multiplicado por 10 en la ecuación (28) para obtener una mejor linealidad en el rizado. Además la resistencia proporcionada por los LED's, RLED es:
RLED=22nVLEDILED
Se recomienda que el voltaje del capacitor C2 sea mayor al dado por,
VC2=2VRMS …(29)
4.4. Determinación de la resistencia disipadora R2 del capacitor C1.
Mediante la ecuación (8) y con t=RC.
Vt=V0e-tCR=V0e-1 V(t)=0.37V0
Por lo que la determinación de R2 para descargar el capacitor C1 viene dado por la ecuación, donde además, se tratará de hacer t lo más bajo posible para reducir el tiempo en que el capacitor se descargue al 63%.
R2=tC1 …(30)
RESULTADOS.
Los resultados partieron de las ecuaciones planteadas en la sección anterior. Por lo que sus cálculos partieron de la asignación de la carga que fueron: 4 Diodos LED's de alto brillo de color blanco frio, que poseen un voltaje umbral de 3,5Voltios y una corriente máxima de 0,02Amperios, quienes además están puesto en serie.



Capacitor C1
Ecuación (20)
Resistencia R1
(Valor asignado)
Capacitor C2
Ecuación (28)
Resistencia R2
Ecuación (30)
Valor Teórico
0,8μF-70V

42μF-156 V 
1M t=1s 
Valor
Real
1μF-250V
3.3k -2watts
68μF-200V
3.3k t=3.3ms
Tabla 1. Valores teóricos y encontrados en el mercado, de los componentes electrónicos del circuito.

Además es importante recalcar que de la tabla 1, según la ecuación (20) y (22) se propuso asignar el valor de la resistencia R1, para la determinación del capacitor C1.
El valor del voltaje del capacitor fue determinado por la ecuación (21) para el capacitor C1, y a través de la ecuación (29) para el capacitor C2. La potencia de la resistencia R1 se determinó según la ecuación (23) y se le asignó la de valor superior en el mercado. Por último, la resistencia R2, se asignó según la ecuación (30), y se le determinó el tiempo de descarga.
Verificación del flujo de corriente en los LED's.
Esta sección nace debido a que al final, los valores asignados para el circuito no fueron exactamente los calculados teóricamente. Por ello se procede a la determinación del flujo final de corriente en los LED's para observar su eficiencia.
Mediante la ecuación (6) o (18) de la impedancia según la ley de Ohm.
I=VZ ILED's=VRMS-nVLEDR12+12πfC12
Tenemos que,
ILED's=0,022 A=22 mA 
Lo que me genera una potencia de,
Ptotal=VRMSILED's=110V22mA
Ptotal=2,4 watts 
Simulación del circuito a través del software Multisim 12.0.
Según la página oficial de National Instruments, el software Multisim es un entorno de simulación SPICE estándar en la industria. Es el principio básico de la solución para la enseñanza de circuitos para construir experiencia a través de la aplicación práctica del diseño, generación de prototipos y pruebas de circuitos eléctricos. El enfoque de diseño de Multisim ayuda a reducir las iteraciones de prototipos y a optimizar los diseños de tarjetas de circuito impreso (PCB) al inicio del proceso.
Debido al fácil entorno y su cómodo manejo de la biblioteca, se procedió a desarrollar la simulación del prototipo de circuito controlador para lámpara LED's en este software. Debido a que el software del año 2012, aún tenemos un poco de límites en lo que a la biblioteca se refiere. Uno de los límites que tuvimos fue que en la biblioteca no tenemos LED's de color blanco, por lo que procedimos a realizarla simulación con los azules, lo único que cambió fue el voltaje umbral que procedió a ser 3.45Voltios, a una misma corriente de 0.02Amperios.
El circuito final montado en el software, es el mostrado en la figura 13. Consta de una fuente de voltaje alterno de 110voltios en RMS y de frecuencia 60Hz, de diodos de silicio de código 1N4007 para la rectificación, LED's azules, y los mismos componentes determinados en este informe. Recalcamos que C1 es un capacitor de poliéster, y C2 un electrolítico.

Figura 4.1. Circuito controlador de LED's.
Además, del solo echo de simular el circuito, también se procedió a observar, a través de multímetros proporcionados por el software, la corriente y el voltaje que atravesaban los LED's. En la figura 4.2 se puede observar que el multímetro XMM1 está midiendo el voltaje total que están recibiendo los 4 LED's, el XMM2 la corriente que atraviesan los LED's y el XMM3 el voltaje que consume el LED4. Se debe considerar que estos valores mostrados varían en comparación a los cálculos teóricos debido a que en la simulación se usaron LED's de color azul, lo que implica una pequeña variación en lo simulado.
Como extra, se observa el comportamiento ondulatorio de la onda alterna, a través de un osciloscopio de 2 canales, su rectificación y su filtrado. Estas imágenes son mostradas en la sección Anexos.



Figura 4.2. Voltaje y corriente de los LED's.

6. CONCLUSIONES.
Durante el desarrollo del presente proyecto, nos encontramos con muchos altibajos que nos limitaron un poco en el desarrollo. Sin embargo, la resolución de dicho proyecto se llevó a cabo de manera satisfactoria. Aunque en Venezuela, en la actualidad nos encontramos con problemas en conseguir algunos componentes electrónicos (o se consiguen a un alto precio), como capacitores de alta capacitancia (como los del orden del μF o mF) y resistencias de alta potencia (como los de 2watts), logramos mediante la presente configuración poder realizar tanto el simulando, como la construcción del prototipo de lámpara de LED's. Para el mes de Diciembre de 2015, con un gasto en los componentes de aproximadamente 1700Bsf, lo que implica un buen uso del circuito.
En relación a los valores calculados de capacitancia y resistencia para la sección del limitador de corriente, se logra observar que a través de los valores comerciales obtenidos se logra obtener un valor aproximado de 0,022 Amperios de flujo corriente, lo que está muy cercano de los que se requiere para el buen uso de los LED's. Esto se debe a que, al superar por mucho la corriente máxima soportada por los LED's esto reducirá su vida útil, y se procederán a desgastar y posteriormente quemar dichos componentes.
La elección de este circuito controlador, también nos lleva a concluir que su fácil realización nos lo hace útil, ya que tan solo consta de 8 componentes en el controlador. Aunque en este circuito se usaron 4 LED's como carga, muy bien se podrían utilizar más LED's, solo se tendrían que cambiar los valores de la capacitancia de C1 y de la resistencia R2. Aunque esto al final, afectaría la baja economía del circuito.
Debido a que el valor de intensidad de corriente que fluye a través de los LED's posee ese valor, estaríamos hablando de aproximadamente un consumo en potencia del orden de los 2,4watts, esto nos permite concluir que el circuito si es de bajo consumo, aunque para obtener un valor más aproximado necesitaríamos de un medidor de potencia (o power meter) el cual no poseemos.
El hecho de utilizar solo 4 LED's nos permite concluir que es de baja potencia, ya que la intensidad luminosa es baja, aunque necesitaríamos medir la cantidad de lúmenes emitidos, pero no poseemos el instrumento.
7. BIBLIOGRAFÍAS
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- Proyectos LED. "ProyectosLed #35: 6 leds directo a la red eléctrica mediante capacitor". [Video en línea]. Parte 1, 2 y 3. https://www.youtube.com/watch?v=hFh1VCsKg4o. Fecha de recuperación Noviembre de 2015.


8. ANEXOS.
Tabla 1A - Consumo aproximado en watts y lúmenes de potencia luminosa entre diferentes lámparas para alumbrado general.
Valor en lúmenes (lm)
LED's (watts)
Incandescentes (watts)
50/80
1,3
10
110/220
3,5
15
250/440
5
25
550/650
9
40
650 / 800
11
60
800 / 1500
15
75
1600 / 1800
18
100
2500 / 2600
25
150
2600 / 2800
30
200

NOTA IMPORTANTE: esta tabla de elaboración propia se ha confeccionado con datos obtenidos de varios fabricantes de lámparas LED's que tenían diferentes tipos y formas. Por tanto, debido a la calidad de los materiales y proceso de producción que cada fabricante o marca comercial emplea en su fabricación, pueden existir diferencias reales en el consumo en watts e iluminación que ofrece cada una cuando las comparamos con otras lámparas LED's similares del mismo tipo y forma. Por ese motivo los datos de consumo e iluminación en lúmenes que se muestran en la tabla más arriba sólo se pueden tomar como referencia aproximada y no como valores reales exactos de comparación entre una y otra lámpara LED de supuestas iguales características. 


Tabla 2A - diferentes características entre lámparas leds, cfls, e incandescentes.
CARACTERÍSTICAS
LED's
Incandescentes
Ciclos continuados de encendido/apagado
Indefinido
Indefinido
Tiempo de demora para encender
Instantáneo
Instantáneo
Emisión de calor
Muy baja
Alta
Consumo eléctrico
Bajo
Alto
Eficiencia
Alta
Baja
Sensibilidad a la baja temperatura
Ninguna
Poca
Sensibilidad a la humedad
Ninguna
Poca
Contenido de materiales tóxicos
Ninguno
Ninguno
Vida útil aproximada en horas de
 funcionamiento
50 000
1 000
Permite atenuación
Algunos modelos
Todas
Precio
Alto
Bajo



Figura 1A. Señal de la onda rectificada


Figura 2A. Señal de la onda rectificada y filtrada.


Figura 16. Señal de la onda rectificada, filtrada y reescalada.

[Escriba el nombre del autor]