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LUZ ELECTROLUMINISCENTE

La electroluminiscencia es un fenómeno óptico y eléctrico, en el cual se genera luz a partir de una corriente eléctrica. Los materiales electroluminiscentes son aquellos que contienen una cierta cantidad de fósforo y emiten una luz al paso de una corriente eléctrica. Se analiza el funcionamiento de un panel gráfico, con control de sonido y también se realizan pruebas con hilos electroluminiscentes de diferentes colores.

Funcionamiento

Capas EL

Los iones activadores actúan como emisores o centros luminiscentes y poseen niveles energéticos que pueden ser activados por excitación directa o indirecta, por transferencia de energía a través de algún lugar de la estructura del material portador para que la emisión de luz ocurra. Un fósforo adecuado debe absorber la energía de excitación, y después emitir luz rápida y tan eficiente como sea posible. El tiempo que transcurre entre la excitación y la emisión debe ser lo suficientemente pequeño para evitar destellos. La excitación de los fósforos se consigue mediante la aplicación de campos eléctricos intensos a altas frecuencias.

Luz electroluminiscente

Ventajas

  •  Bajo consumo de corriente
  • Vida larga, hasta de 50,000 horas
  • Regulación propia, por lo que no se requiere un circuito de control
  • Emisión de luz omnidireccional
  • Opera en un rango de temperatura amplio, desde -60°C hasta 90°C
  • Pueden usarse en exteriores

Consumo de la placa EL

Inconvenientes

  • Emisión de luz limitada.
  • No hay una gran variedad de colores.
  • Poca eficiencia, alrededor de 2..6 Lm/W
  • Se requieren altos voltajes, desde 60 V hasta 600 V

Alimentación placa EL

Hilo electroluminiscente (Wire EL)

Luminosidad del hilo EL

La estructura del hilo EL (Wire) consiste en un núcleo conductor de cobre que funciona como electrodo, el cuál está cubierto con un material fósforo y a su vez está cubierta por un forro de plástico transparente. Unos hilo muy fino en espiral se encuentra alrededor del forro de plástico transparente. Este cable funciona como un segundo electrodo. Finalmente, ese forro de plástico transparente puede estar cubierto por otro forro de color. Cuando se aplica una diferencia de potencial, la capa fósforo emite luz entre los espacios de los cables al crearse un campo eléctrico.

Hilo electroluminiscente

Circuito inversor

El inversor que se usa en el hilo EL sirve para proporcionar la frecuencia necesaria para que brille. Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor brillo proporcionará el hilo y su vida útil se reducirá; en cambio, si la frecuencia es menor, el brillo se reduce pero su vida útil aumenta.

Alimentación del hilo EL

Por supuesto, deberá escogerse el inversor dependiendo de la longitud del cable y de la frecuencia que quiera emplearse.

 

Temporizador digital para insoladora

Construcción de un temporizador para la insoladora. Como este programador es programable entre 1 segundo y 100 minutos, no lo he integrado dentro de la insoladora. Así es posible utilizarlo para temporizar cualquier dispositivo que vaya conectado a la red eléctrica.

Temporizador digital terminado

Este temporizador está construido con el micro-controlador AT89S52 y se puede programar sin desmontarlo de la placa de circuito impreso, utilizando el interface ICSP . Si no dispones de un programador, puedes hacerlo con Arduino.

Programador ICSP con ARDUINO

 Firmware

El archivo necesario para programar el micro-controlador AT89S52 de este temporizador digital, puedes descargarlo desde el siguiente enlace:

 J_RPM_v1_TEMP_LUZ.HEX

Esquema

Este circuito se alimenta con una tensión continua de 5V. Podría utilizarse cualquier fuente de alimentación convencional o cargador de un dispositivo móvil. Al final he decidido  incorporar en este montaje una pequeña fuente de alimentación conmutada de 5V, ya que son muy baratas y se pueden integrar muy bien dentro del mismo circuito impreso del temporizador.

Temporizador digital: ESQUEMA

Para el control de salida de tensión he utilizado un relé controlado por un transistor. De esta manera no habrá problemas con el tipo de carga, resistiva o reactiva, ni la potencia a conectar. Sólo habrá que elegir el relé más adecuado a la corriente máxima que necesitemos controlar.

Circuito impreso

El circuito impreso lo puedes realizar siguiendo el proceso que más te convenga, por transferencia desde el papel con la plancha o utilizando una placa de circuito impreso fotosensible. A continuación os dejo la imagen del circuito impreso, tanto en positivo como en negativo, con el tamaño adecuado para imprimir a escala 1:1, utilizando papel o transparencia de tamaño A4.

PCB
PCB para imprimir en A4

Hay que tener cuidado al hacer el contacto y no ponerlo al revés… las letras se tienen que leer mirando la cara del cobre (cara de soldaduras)

Montaje

El montaje de los componentes en el circuito impreso es muy sencillo, son muy pocos componentes y ninguno de ellos es SMD (montaje superficial). Sólo hay que prestar atención al colocar en su posición algunos componentes: condensadores electrolíticos, diodo, transistores, circuito integrado y zumbador.

PCB del temporizador montada

Con el fin de facilitar el montaje y no confundir las conexiones del circuito impreso con el display, os dejo el siguiente esquema de montaje:

Plano de montaje

Instrucciones de funcionamiento

Este temporizador digital es programable entre 1 segundo y 100 minutos, pero siempre arranca con un tiempo prefijado de 5 minutos. Al conectar la alimentación, lo primero que aparecerá es la versión del firmware.

Temporizador digital (Versión)

A continuación aparece la pantalla EDICIÓN con el valor por defecto de 5 minutos.

Modo: EDICIÓN

El cursor parpadea en la posición en la que puede modificarse el valor , mediante la pulsación del botón rotulado con la flecha hacia arriba (ON/OFF).

El botón con la flecha hacia la derecha (SET), desplaza el cursor al siguiente dígito y almacena el valor anterior. Si no se quiere cambiar el tiempo que muestra el display, sólo hay que ir pulsando el botón SET hasta que desaparezca el cursor por la derecha y salga del modo edición.

Modo: FUNCIONAMIENTO

Cuando el temporizador está en modo FUNCIONAMIENTO,  en la línea superior del display se muestra la posición del contacto del relé de forma gráfica. Pulsando el botón ON/OFF se alterna el arranque y parada del tiempo.

Temporizando tiempo

Si se detiene el tiempo antes de finalizar la cuenta -tiempo prefijado a la derecha de la línea inferior del display- se guarda el valor del tiempo contabilizado hasta el momento, pudiendo continuar la cuenta con la siguiente pulsación. El valor de tiempo prefijado se puede modificar en cualquier momento pulsando el botón SET, pero teniendo en cuenta que el temporizador tendrá que estar parado.

El botón SET con el cronómetro en marcha no actúa

 

 

Luz portátil LED para averías

Construcción de una luz portátil de 5W LED, para utilizar en caso de avería del automóvil. Se modifica el interior de una luz portátil con bombilla de filamento de 21W, para instalar dentro un conjunto de 6 diodos LED de potencia y su circuito de control. En este montaje se utiliza el material sobrante de otros proyectos, recuperando también el driver de corriente de un foco LED averiado. Aprovechando que este driver de corriente dispone de un pin para su habilitación, se añade un circuito multivibrador astable, y así se tiene la posibilidad de funcionar como una baliza intermitente (flash). Cuando los LED funcionan en modo FLASH, el consumo se reduce a 0,6 vatios.

Luz portátil 12V

Umbral de encendido LED

Con el fin de poder utilizar el control de habilitación del driver de corriente (pin 1 del XL6001), para hacer funcionar la luz en modo intermitente (flash), se mide el umbral de encendido de una serie de 6 diodos LED.

Umbral de encendido

Se comprueba que la tensión umbral, necesaria para el encendido de los 6 diodos en serie, es de 15V. Como esta tensión es ligeramente superior a la máxima que podría entregar la batería de un automóvil en marcha, es posible realizar el efecto parpadeo controlando el estado del pin 1 (Enable) del driver de corriente XL6001. El driver de corriente que se utiliza en este montaje, está recuperado de un foco LED de 12V averiado.

Modos de funcionamiento

Después de realizar la modificación de la luz portátil, sustituyendo la bombilla de 21W por un conjunto LED de 5W, se dispondrá de 2 modos de funcionamiento:

  • Modo CONTINUO
  • Modo FLASH

Otra ventaja que se obtiene al utilizar LED como iluminación, es su baja persistencia lumínica, y así es posible hacer intermitencias con alta velocidad.

Esquema: Luz portátil LED

Como se puede ver en el esquema, el circuito encargado de realizar el efecto Flash es un sencillo multivibrador astable, compuesto por 2 transistores NPN. El cambio de modo de funcionamiento: Continuo/Flash, se realiza con un interruptor. Cuando el interruptor está en reposo, el multivibrador controla los tiempos de encendido y apagado del conjunto LED, modificando el nivel lógico en el pin 1, Enable del driver de corriente. Cuando el interruptor se cierra, se juntan la base y emisor del transistor que controla el driver de corriente, habilitando de forma permanente el driver y dejando la luz encendida sin parpadeos.

Montaje

Cada diodo LED de 1W se suelda en una pequeña placa de circuito impreso con base de aluminio, haciendo también la función de disipador. El conjunto de los 6 diodos LED se montan en 2 trozos de perfil de aluminio en forma de ‘U’, poniendo 3 diodos en cada tramo y conectando todos los diodos en serie. A pesar de que este soporte de aluminio está sobre dimensionado como disipador, es conveniente poner pasta térmica en la base de cada diodo y apretar fuertemente los tornillos contra el perfil de aluminio.

Serie de 6 LED

Para evitar posibles contactos eléctricos entre los tornillos y los terminales de conexión de los diodos LED, se intercalan arandelas de plástico.

Ensamblado del conjunto

Como se puede observar en las imágenes, hay muy poca separación entre los diodos, y algunos tornillos quedan un poco girados. A pesar de esto, como se utilizan tornillos de cabeza cónica, el asiento del perfil de aluminio con la base del diodo es bueno. También se utilizan separadores de 1 cm de longitud en lugar de tuercas, permitiendo así realizar un mejor apriete.

Consumo LED

El consumo de este portátil LED es de tan solo 5,2W cuando trabaja en modo continuo. Al reducir en 1/4 el consumo, se evita el calentamiento del proyector de luz, y también se puede mantener más tiempo encendida la luz con el coche parado.

Ciclo de trabajo en modo FLASH

Se miden los tiempos de encendido y apagado del LED con un osciloscopio, midiendo también la cadencia del parpadeo.

  • Ciclo ON: 12,2%
  • Ciclo OFF: 87,8%
  • Cadencia: 4,8 Hz
  • Consumo:  0,63W

Ciclos de trabajo en modo FLASH

Cuando se utiliza la luz portátil para señalizar un obstáculo, es mejor utilizarla en modo FLASH y colocar su carcasa de plástico rojo encima del proyector de luz. De esta forma funciona a modo de baliza, sin deslumbrar ni molestar a nadie, pero haciendo muy visible el obstáculo. Además, cuando se utiliza el modo FLASH se reduce notablemente el consumo, permitiendo dejar la lámpara encendida durante horas sin provocar una descarga excesiva de la batería… y evitando un problema posterior cuando se tenga que arrancar el coche de nuevo.

Construye una barra LED

Construcción de una barra de diodos LED de 8W, para mejorar la iluminación en una mesa de taller. Posibles alternativas a la hora de elegir el circuito driver de corriente más adecuado para los diodos LED. Detalles de funcionamiento y pruebas comparativas con 2 driver de corriente diferente.

Cambiar tubo fluorescente a LED, ampliando su haz luminoso

Construcción de la barra LED

Como soporte de la barra LED, se utiliza un perfil de aluminio en forma de ‘U’. El ancho del perfil es de 2,5 cms. y sus laterales de 2 cms. La longitud del perfil de aluminio es de 2 metros, pero se corta a 1,60 metros. En total se montan 8 diodos LED de 1W, separados 20 cms. entre ellos.

Soporte de aluminio para la barra LED

Los diodos LED se sueldan en una pequeña placa, que hace las funciones de soporte y disipador. Esta placa dispone de 6 contactos, 2 para soldar el diodo LED y otros 4 para realizar las conexiones. Antes de soldar los diodos LED, es importante aplicar pasta térmica en su base metálica y mantener el diodo presionado contra el soporte mientras se realiza la soldadura. Un buen contacto térmico es decisivo para no acortar la vida útil del diodo LED.

Detalles de conexión en la barra LED

Los soportes de cada diodo LED se fijan al perfil de aluminio, aplicando también pasta térmica, y se sujetan con dos tornillos de métrica 3. Para facilitar el apriete, se utilizan separadores metálicos de 1 cm de longitud en lugar de tuercas, y se intercala una arandela de material aislante para evitar contactos entre el separador/tuerca y los puntos de conexión del diodo LED. La conexión de los 8 diodos LED es en serie, conectando el anódo de un diodo con el cátodo del siguiente. El ánodo y cátodo libre de los diodos extremos, serán los puntos de conexión con el driver de corriente.

Driver de corriente constante

Los diodos LED utilizados en iluminación, deben estar alimentados con fuentes de corriente constante. De otra manera, las fluctuaciones de tensión en el suministro podrían ocasionar bajos rendimientos lumínicos cuando cae la tensión, o averías prematuras cuando se producen picos de sobretensión.

Componentes para la barra LED

Dependiendo de la tensión de suministro, ya que podría ser con baterías o con la red eléctrica, habrá que elegir el driver adecuado. En la siguiente imagen se muestra el esquema de dos tipos de driver de corriente, uno para funcionar a 12V y el otro para conectarlo a la red eléctrica.

Comparativa, controladores de corriente constante

 

La corriente de funcionamiento de los driver no es ajustable, viene prefijada de fábrica y hay que elegirla en función de la corriente de trabajo y el número de diodos LED en serie que se utilicen. En este caso, la corriente de los diodos LED es entre 250 y 300 mA. Este margen de corriente es la aconsejable por el fabricante para obtener un rendimiento lumínico adecuado, sin acortar la vida útil del diodo. Como es lógico, si los diodos los hacemos funcionar con su corriente mínima aconsejable (250 mA), se calentarán menos los diodos LED y se asegura su vida útil.

Medida de la corriente en la barra LED

A pesar de que la corriente de trabajo de un driver de corriente comercial no es ajustable, se puede modificar sustituyendo el valor de alguno de sus componentes. En ambos esquemas, el ajuste de corriente lo determinan el valor de una resistencia.

Modificar la corriente del driver

Esta barra LED se va a utilizar conectada a la red eléctrica, y se modifica el circuito para fijar la corriente de trabajo a 250 mA. La modificación consiste en eliminar la resistencia RS2 de 4,7 ohmios del circuito (ver imagen anterior).

Todos los detalles de montaje y ajustes, se muestran en el siguiente video:

Reparar gafas de acetato

Reparación de unas gafas de sol, cuya montura se ha roto por el puente. Para pegar la montura de las gafas se utiliza acetona, pero se realiza un refuerzo interior antes del pegado.

Gafas de acetato rotas

Adhesivo a utilizar

Si la montura es de acetato, la mejor solución sería utilizar acetona como adhesivo. La acetona ablanda el acetato y permite realizar la unión de las piezas rotas, presionando ligeramente las partes tratadas con acetona.

Acetona para pegar

¿Mis gafas son de acetato?

No todas las gafas de pasta son de acetato. Cuando las almohadillas de la nariz son transparentes o de un color diferente a la montura, sin duda serán gafas de acetato (normalmente son gafas hechas a mano). En caso de que las almohadillas de la nariz sean del mismo color, como sucede en este caso, se trata de monturas fabricadas por inyección… y podrían ser de plástico o con base de acetato. La única manera de saberlo, es sumergir la punta de una patilla en acetona y comprobar si se ablanda. Si es de plástico, la acetona no le hará nada. En caso de que las gafas fueran de plástico, en lugar de utilizar acetona se podría utilizar cualquier adhesivo de cianocrilato (Loctite o similar).

Refuerzo antes de pegar

Como la rotura de estas gafas está en un punto muy delicado de la montura, es conveniente reforzar la zona antes de pegar. El refuerzo consiste en introducir una pieza metálica, en este caso es una grapa de las utilizadas para tapizar.

Taladrar para poner un refuerzo

Para introducir la grapa en la montura, se realiza un agujero de 1 mm. en ambas partes de la montura. Teniendo mucho cuidado en que ambos agujeros queden perfectamente alineados.

Refuerzo metálico

A continuación sólo hay que pegar ambas piezas con acetona.

Gafas pegadas

Una vez pegada la montura, se podría suavizar el abultamiento frotando con un dedo humedecido en acetona, o con una pequeña espátula.

El proceso entero de esta reparación se muestra en el siguiente video: