¿No se desperdicia mucha energía usando resistencias en serie con los LEDs todo el tiempo?

Question

Llevaba tiempo preguntándome por qué en los esquemas que utilizan LEDs para la iluminación es muy común poner una resistencia que acompañe al LED, y finalmente parece que la respuesta en esta pregunta explica por qué. (Es la forma más fácil de controlar la corriente que pasa por el LED para evitar que se queme).

Pero aún así, ¿no es un gran problema? ¿No se desperdicia mucha energía con esas resistencias y no hay ninguna otra solución práctica?

¿Existe algún cálculo razonable que pueda proporcionar algunas cifras que muestren la cantidad de energía que se pierde por el calor de las resistencias en una aplicación típica de iluminación? Según las respuestas, parece que la pérdida de energía es tan pequeña que no importa. ¿Cómo se puede demostrar esto con números reales?

Answer 1

La energía desperdiciada suele ser muy pequeña (decenas de milivatios) si se alimenta el LED con 5 V o una tensión igualmente pequeña.

Sin duda, es un problema en los sistemas en los que se dispone de baterías de capacidad limitada, pero entonces otros esquemas (como los controladores LED que utilizan PWM ).

Answer 2

Sí, y no. Cuando la corriente pasa por la resistencia, genera calor y, por tanto, gasta energía. Sin embargo, si quitas la resistencia (y por lo tanto conduces el LED a un voltaje más alto) estarías conduciendo más corriente a través del circuito y por lo tanto realmente quemando más potencia que con el resistor colocado.

Recuerda que con una tensión constante, la corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Cuanta más resistencia introduzcas en el circuito, menos corriente pasarás y, por tanto, menos energía consumirás. Por lo tanto, aunque la resistencia en sí misma desempeña un papel en la generación de calor en el circuito, su presencia en realidad significa que se generará menos calor en general.

Answer 3

Hago pruebas matemáticas. Utilizo una fuente de 12V y conecto 3 diodos Led con resistencias. Que un diodo con Resistencia tenga 12V, el siguiente diodo con Resistencia lo conecto también a 12V, y el último también. En la fuente tengo 60mA. La resistencia tiene una caída de tensión de 9V y el consumo de energía fue en total 540mW Independientemente de P = V * I tengo algo 720mW total en la fuente.

Pero cuando conecto diodos en cadena y añado Resistor el consumo total de energía fue sólo 240mW en la fuente. Yo uso diodos 3V 20mA.

Se simula que lo mejor es utilizar la fuente de tensión lo más baja posible, para tener el consumo de energía sólo allí donde queremos. O usar una cadena de diodos led para un mayor voltaje. Es por eso que tenemos en la computadora tantas salidas con diferentes voltajes del transformador.

U otra idea. Tenemos una fuente de 9V, y engancho un diodo de 3V y necesito usar una resistencia para bajar el voltaje. La potencia total será de 180mW Donde el diodo tomará sólo 60mW Pero cuando conecto en cadena 3 diodos entonces tengo todavía 180mW Pero cuando conecto 3 diodos pero cada uno es separado conectado a esta misma fuente, entonces tendré 540mW de poder usado.

Parece que es mejor usar la cadena en lugar de conectar cada uno a la fuente.

Answer 4

No pienses en una resistencia como un sumidero de energía que desvía la electricidad (corriente). Se pierde algo de energía en forma de calor, sí, pero no mucha (en general). Utilizando la analogía del agua, piense que la resistencia hace más pequeña la manguera por la que fluye la corriente. Dada la misma fuerza inicial (tensión), la cantidad de electricidad que puede fluir (corriente) se reduce. esto reduce la fuerza disponible en el extremo de salida de la manguera (esto se conoce como caída de tensión).

Answer 5

No hay forma de evitar la pérdida de potencia sólo con un circuito de CC pasivo o activo lineal. La razón es que la eficiencia está determinada por dos cosas:

1. La tensión de alimentación
2. La corriente del LED

No importa lo que pongas entre el LED y la alimentación. Puede ser una resistencia, unos diodos, un regulador lineal o una fuente de corriente basada en un transistor. Si el LED necesita 10 mA para el brillo deseado, y tienes una alimentación de 5 V, estás quemando 50 mW en total. Y punto.

Con una tensión de alimentación fija y una corriente de LED fija, tu única opción para aumentar la eficiencia es poner varios LED en serie. Si tienes una alimentación de 5 V y la caída de tensión de tus LEDs es de 2 V a 10 mA, puedes poner dos en serie. Esto tiene una limitación: no podrás conmutar los LEDs de forma independiente.

Si tienes control sobre la fuente de alimentación, hay un par de cosas más que puedes hacer. Si tus tensiones de alimentación provienen de una fuente de CA, puedes añadir un bobinado al transformador para crear una alimentación de LED de bajo voltaje. Si sólo tienes una fuente de corriente continua, puedes utilizar un convertidor de conmutación para generar una tensión más baja. Sin embargo, ninguna de estas opciones es muy práctica. Si se alimenta con corriente alterna (red eléctrica), probablemente no le preocupe la eficiencia de unos pocos indicadores luminosos. Y los reguladores de conmutación de alta eficiencia son caros y dan problemas.

Los LEDs suelen consumir sólo una pequeña fracción de la corriente total de un sistema. No suele merecer la pena ni el gasto de añadir una fuente de alimentación independiente sólo para ellos.