Advertencia: Puedes hacer esto de la manera fácil, o de la manera difícil. Lo más fácil es elegir un LED RGB que tenga un buen stock en los principales distribuidores, probarlo y ser feliz.
El camino difícil es aprender un poco sobre fotometría que es el estudio de la medición de la luz, y luego tomar su decisión. Sin embargo, no hay garantías de que esto último produzca mejores resultados. Pero, probablemente es mejor conocer un poco de antecedentes, así que aquí vamos. Advertencia: Post largo.
Criterios básicos
Los criterios básicos para seleccionar un LED son, ignorando el color por ahora:
- Intensidad/brillo
- Ángulo de visión
- Estilo de lente (transparente/difusa/externa)
Desde el principio:
Intensidad/Brillo
Se trata de una medida de la luminosidad que quieres que tenga tu LED, y es sorprendentemente compleja. En el caso de un LED RGB, probablemente lo más fácil sea especificar primero el área de visión y, a continuación, seleccionar el número de lúmenes que necesita. Esta selección será probablemente experimental, especialmente porque quieres hacerlo en el Burning Man, que tiene un entorno realmente brillante.
Hay dos formas de medir la intensidad: Radiométricamente y fotométricamente. El vatio es una medida radiométrica para la potencia, definida por el sistema métrico en términos de electrónica como:
$W = A^2 * \Omega $
En palabras, la potencia disipada por un amperio de corriente que fluye a través de una resistencia de un ohmio.
Las mediciones fotométricas definen la luminosidad de una fuente que se percibe a simple vista. La candela (o, en el caso de los LED, la milicandela o mcd) mide la intensidad en una dirección. El lumen es una medida de la potencia, y se define como una candela sobre un estereorradián de área (un estereorradián es un cono sobre $64^o$ a través). Ambos están ponderados con respecto a las unidades radiométricas por la curva de luminosidad, que se parece a esto (línea negra punteada):
![luminosity curve]()
Fíjate en que el pico está en torno a los 550 nm, o sea, el color verde. Lo que esto significa es que sus colores rojo y azul necesitan tener altos niveles de potencia para obtener una coloración uniforme. Si utilizas los índices de milicandelas (para una variedad de ángulos de visión) o los índices de lúmenes (si ya has seleccionado un conjunto de ángulos de visión similares), no tienes que preocuparte por esta curva.
Si aún estás atento, no te preocupes, el resto es más sencillo y corto.
Ángulo de visión
El ángulo de visión es la máxima inclinación que se puede tener con respecto al LED y seguir viendo el color emitido. Es una función de la lente, y no siempre se distribuye uniformemente. Para una lente difusa (nublada), si puedes ver la lente, puedes ver el color, aunque sea un poco. El ángulo de visión no es necesariamente este número; suelen ser más realistas y sólo definen el área que la lente está diseñada para iluminar. En el caso de una lente clara, las propiedades ópticas de la lente definirán el ángulo de visión de forma más rígida. Sugerencia: No es 180 grados para el paquete T 1 3/4 (el LED estándar de 5 mm que mostró en la mayoría de sus enlaces - que no suele ser más de $30^0$ ).
Para un globo terráqueo POV, probablemente quieras un ángulo de visión bastante amplio.
Estilo de la lente
Las lentes pueden ser tintadas o incoloras. En el caso de un LED RGB, lo más probable es que sea incoloro. También pueden ser transparentes o difusas (nubladas). Su elección en esta selección dependerá del ángulo de visión de los LED. Una lente difusa ayudará a eliminar los puntos brillantes, pero también reducirá la eficacia de cualquier enfoque para el que esté diseñada la lente. Si consigues un LED con una lente esférica, tiene que ser difusa, o cegarás a tus usuarios al girar, y será difícil de ver en los demás.
También tienes que decidir si quieres un objetivo integrado o externo. Algunos LEDs superbrillantes tienen una lente externa que permite una óptica de mayor calidad, pero cuesta más y requiere más componentes. Para este proyecto, es casi seguro que quieras una lente integrada.
Propiedades eléctricas
A continuación, hay que tener en cuenta las propiedades eléctricas:
- Corriente, tanto nominal/de prueba como máxima (será diferente para cada color de un LED RGB)
- Tensión directa $V_F$ (será diferente para cada color de un LED RGB)
Actual
Un LED crea luz disipando energía a través de una unión semiconductora. Por debajo de una determinada corriente, los electrones no pasan a la siguiente capa y no hay luz. Por encima de una determinada corriente, se destruye el dispositivo. Modulando la corriente (media) entre estos dos valores, se obtienen diferentes grados de intensidad. Se trata de una función no lineal con respecto a la intensidad de la luz, pero se puede obtener una función más lineal utilizando una corriente constante y encendiendo y apagando rápidamente el LED. Esta técnica se conoce como modulación por ancho de pulso, o PWM. Si tu PWM nunca supera un ciclo de trabajo determinado, y es lo suficientemente rápido, puedes establecer la corriente constante a la que, en estado estacionario, superaría la potencia máxima de tu LED. Sin embargo, esto no suele conseguir una media más brillante.
Hay que seleccionar LEDs cuyas necesidades de corriente estén dentro de los límites de su circuito de accionamiento y cuyas necesidades de energía sean sostenibles utilizando la fuente de alimentación elegida.
Tensión directa
La tensión de avance será diferente para cada color del LED. Esto sólo complica un poco el cálculo de la corriente. Si utilizas una resistencia para ajustar la corriente, y los LEDs son de ánodo común, probablemente deberías seleccionar LEDs con tensiones delanteras similares para minimizar las pérdidas de potencia en las resistencias. Ten en cuenta que la tensión directa es una función de la corriente directa.
Cosas estándar
Luego están las propiedades genéricas que hay que seleccionar para cualquier dispositivo electrónico:
- Paquete
- Temperatura de soldadura
- Fabricante/Proveedor
Paquete
Es posible que tenga la tentación de utilizar un paquete de cúpula estándar T 1 3/4 5mm. No acepte esto a menos que esté seguro de que es lo que quiere. Para meter 4 cables bajo este encapsulado, necesitas agujeros pequeños y apretados (la soldadura y la fabricación de la PCB serán difíciles), y las propiedades ópticas son menos que óptimas.
Hay una plétora de paquetes de montaje en superficie que son de menor perfil y peso (lo que es deseable si quieres hacer girar tu proyecto) y que tienen altos ángulos de visión sin usar lentes difusas.
Temperatura de soldadura
Los LED son algunos de los componentes más sensibles al calor cuando se sueldan, debido a los requisitos ópticos de sus lentes y a los semiconductores únicos que se utilizan para generar la luz. Ten cuidado si utilizas cualquier cosa que no sea un soldador con temperatura regulada o un horno para esto.
Fabricante y distribuidor
Para un proyecto único o un prototipo, los productos de Adafruit o Sparkfun están bien, pero (1) pagarás una prima por su selección y respaldo y (2) no tendrás suerte si abandonan el producto. Los sitios de aficionados están bien si estás haciendo un producto único, pero si quieres distribuir planes, asegúrate de que un LED compatible está ampliamente disponible. De lo contrario, póngase en contacto con Cree, Avago o Lite-On (o su fabricante favorito) directamente, o utilice un distribuidor importante como Digikey o Mouser. Tendrás más suerte y conseguirás mejores precios comprando al por mayor y saltándote al intermediario.
Color
Uno de los factores más importantes a tener en cuenta es el color, pero los LEDs RGB básicamente lo definen por ti. Hay que tener en cuenta las relaciones entre cada color en la selección, pero esto normalmente se puede tener en cuenta en el software. Por ejemplo, el ojo humano detecta el verde mucho mejor que el azul, y los LED rojos suelen ser más eficaces que los azules.
Además de la potencia relativa entre los colores, hay que tener en cuenta la información espectral. Muchos fabricantes tienen diferentes definiciones de cada color: el rojo puede ser cualquier luz con una longitud de onda entre 629 nm (un rojo anaranjado) y 660 nm, el verde puede estar entre 515 nm y 565 nm, y el azul puede estar entre 430 nm y 470 nm (un azul verdoso). Y eso es sólo el pico nominal. No se trata de un láser, por lo que no todos los rayos de luz que salen de él tienen la misma longitud de onda: hay una distribución irregular de la longitud de onda para cada color. Un LED rojo emitirá una pequeña cantidad de luz azul, y viceversa.
