Gracias a la pregunta de un lector de mi blog y siguiendo el filón de mi artículo "Linternas chinas" me puse a investigar sobre como encender un led blanco con una pila de 1,5V. Como sabrán, los leds blancos y también los leds azules necesitan como mínimo una tensión mayor de 3V para encenderse. Por el contrario, para los leds rojos la tensión necesaria es mas baja (entre 1,2 y 1,5V según el tipo) y por lo tanto es posible encenderlos directamente con una sola pila. Para mayor información sobre el tema leds y su tensión de umbral aconsejo la lectura de mis otros post sobre leds (al final de este artículo muestro un elenco).
Como explico en mi artículo “Linternas chinas” de mi blog, muchas de ellas usan simplemente 2 o 3 pilas conectadas en serie para poder superar la tensión de umbral de los leds. Mas allá del hecho que ese sistema tiene grandes defectos, el circuito electrónico necesario se reduce solamente a los leds conectados en paralelo y las pilas en serie.
Para poder encender un led blanco con una sola pila de 1,5V es necesario construir un circuito electrónico llamado “Convertidor DC-DC”. Estos dispositivos se usan generalmente para obtener tensiones de salida mas altas respecto a la tensión de entrada cuando alimentamos el dispositivo con corriente continua (DC). Si la corriente de entrada fuera alternada (AC) para obtener tensiones mas altas de salida respecto a la entrada serviría simplemente un transformador que tuviera en el secundario mas vueltas que el primario.
Volviendo a nuestro convertidor DC-DC, existen infinidad de modelos, muchos de ellos muy complejos. En nuestro caso, el objetivo es el de construir uno que sea lo mas simple posible y que logre simplemente aumentar la tensión de 1,5V de nuestra pila a 3,5V o más. Pueden ver el circuito en la figura. El problema está en que un dispositivo de este tipo necesita una bobina (¡¡¡horror!!!) y que para colmo es necesario autoconstruirla.
Para comenzar necesitamos un núcleo de ferrita. La forma y las dimensiones pueden ser variables, yo me he encontrado bastante bien con los núcleos tipo “anillo” (o toroide) de 1 cm. o 1,5 cm. de diámetro. Generalmente se usan como filtros en los cables de alimentación (ese bulto negro cerca del conector) también los podemos encontrar en circuitos impresos de aparatos descartados (fuentes switching, circuitos de videocaseteras, scanner, etc.).
Una vez encontrado el toroide se elimina el alambre que tiene y se hace nuevamente la bobina con alambre esmaltado. En los modelos que he construido yo he usado alambre esmaltado 0,40 mm. Para nuestro convertidor es necesario hacer 30 vueltas.
El circuito electrónico es realmente simple: está constituido por la bobina, dos transistores, un capacitor y dos resistencias. El rendimiento no es impresionante pero logra su objetivo. El consumo de la pila es de 25 mA que equivale a una autonomía de mas de 50 horas para una normal pila AA (pila chica).
Recuerdo a los lectores que yo uso resistencias de 1/8 Watt y que son muy pequeñas, la distancia entre patitas es de solo 5 mm. Los circuitos impresos los proyecto basándome en estas medidas. Si no logran encontrar resistencias de este tipo pueden montar las comunes verticalmente o modificar el circuito impreso.
Con respecto a los resultados les digo que el circuito funciona bastante bien con una luminosidad media. He probado a modificar el valor de los componentes para aumentar la intensidad luminosa del led pero lamentablemente aumentaba también el consumo y el rendimiento disminuiba. Los valores indicados son los que me dieron un mejor resultado. Tengan en cuenta que, por el hecho que estamos elevando la tensión de salida de más de dos veces, la corriente que entrega la pila aumenta proporcionalmente. Si a esto le sumamos las pérdidas de la conversión, podemos estar satisfechos si la corriente que va al led es entre 3 y 4 veces menor respecto a la corriente que entrega la pila. Gracias a mi osciloscopio les muestro la forma de onda entre colector y emisor del transistor conectado al led con una frecuencia de trabajo del circuito de 32 KHz.
Lógicamente, según las necesidades se puede montar todo como si fuera una linterna. Yo, por motivos de simplicidad, he preferido montar el circuito en mi modo clásico, con un circuito impreso y la pila soldada. En el proyecto del circuito impreso he dejado lugar para fijar la plaqueta con dos tornillos porque este convertidor DC-DC ultra simple podría servirme para otros usos.
He construido un segundo modelo de convertidor DC-DC para alimentar un led blanco con una pila de 1,5V que usa solamente un transistor pero la bobina es un poquito mas complicada de hacer (es necesario conectar una derivación a la mitad). No he encontrado grandes diferencias de funcionamiento respecto a este. Probablemente publicaré esta segunda versión en otro momento.
Vuestros comentarios son bienvenidos.
Hasta la próxima!!!
Mis otros posts sobre el argumento leds
Fuente (mi blog): www.inventable.eu