sábado, 13 de septiembre de 2014

LEDS GIRATORIOS


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. 

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. 

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
- Estaño
- 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