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2ª de forros.qxd 11/5/10 2:56 PM Página 2ªFo1
Director 
Ing. Horacio D. Vallejo
Producción
José María Nieves
Autor de este Tomo de Colección:
Ing. Alberto H. Picerno
Selección y Coordinación:
Ing. Horacio D. Vallejo
EDITORIAL QUARK S.R.L.
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men-
sual SABER ELECTRÓNICA - Herrera 761 (1295) - Capital
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La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las no-
tas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencio-
nan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no en-
trañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la
reproducción total o parcial del material contenido en esta
revista, así como la industrialización y/o comercialización
de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados tex-
tos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autoriza-
ción por escrito de la Editorial. Diciembre 2010
Impresión: Talleres Babieca - México
Se denomina energía verde a la energía generada a partir de fuentes de
energía primaria que intentan no contaminar o que respetan el medio
ambiente. Se trata de las energías cuyo modo de obtención o uso no emite
subproductos que puedan incidir negativamente en el medio ambiente.
Actualmente, están cobrando mayor importancia a causa del
agravamiento del efecto invernadero y el consecuente calentamiento
global, acompañado por una mayor toma de conciencia a nivel interna-
cional con respecto a dicho problema. Asimismo, economías nacionales
que no poseen o agotaron sus fuentes de energía tradicionales (como el
petróleo o el gas) y necesitan adquirir esos recursos de otras economías,
buscan evitar dicha dependencia energética, así como el negativo en su
balanza comercial que esa adquisición representa.
Y como la idea del uso de las energías verdes es obtener principal-
mente energía eléctrica, decidimos editar este manual, con el fin de que
los lectores tengan bases de lectura que permitirá el estudio posterior de
otros tomos en los que veremos los aspectos electrónicos de conversión
y uso de estas energías.
No me considero un experto en el tema y por ello debo aclarar que
recurrí a abundante material de lectura para la redacción de cada
informe, mismos que se presentaron (o se presentarán) en nuestra queri-
da revista Saber Electrónica. 
Para la preparación de cada tema tuve en cuenta las consultas real-
izadas por varios lectores, las que me llevaron a la conclusión que debía
presentar informes sencillos que reflejen claramente que la generación
de energía eléctrica a partir del sol, del agua o del viento se puede obten-
er hasta en forma artesanal y sin grandes complicaciones. Decidí agregar
un informe sobre proyectos de iluminación con LED, justamente porque
el uso de estos elementos contribuye al ahorro de energía, siendo una
forma más de “cuidar a nuestro planeta”. En el CD que puede descargar
encontrará, entre otras cosas, más de 50 proyectos de iluminación, 10 de
los cuales son el tema que abordaremos en un próximo tomo de la colec-
ción Club Saber Electrónica.
SOBRE EL CD Y SU DESCARGA
Ud, podrá descargar de nuestra web un Curso Multimedia
Completo Sobre Energías Renovables, que posee TODAS las lec-
ciones, videos, test de evaluación, guías y proyectos prácticos, etc.
Para realizar la descarga deberá ingresar a nuestra web: www.web-
electronica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e
ingresar la clave “renuevacd”. Tenga este texto cerca suyo ya que se
le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que pueda ini-
ciar la descarga.
 
ENERGÍAS RENOVABLES
3
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Energías Renovables
TIPOS DE ENERGÍA - ENERGÍAS VERDES Y CONTAMINANTES
Se denomina energía
renovable a la energía
que se obtiene de
fuentes naturales vir-
tualmente inagota-
bles, unas por la
inmensa cantidad de
energía que contie-
nen, y otras porque
son capaces de rege-
nerarse por medios
naturales.
Una energía alternati-
va es aquella que
puede suplir a las
energías o fuentes
energéticas actuales,
ya sea por su menor
efecto contaminante,
o fundamentalmente
por su posibilidad de
renovación.
El concepto de "crisis
energética" aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad se ago-
tan. Como las fuentes de energía fósil y nuclear se agotan, es inevitable que en un determinado
momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descu-
bran y desarrollen otros nuevos métodos para obtener energía: éstas serían las energías alter-
nativas y, entre ellas, se prefieren las denominadas “energías renovables” que no contaminen el
medio ambiente.
Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: no contaminantes o lim-
pias y contaminantes. Entre las primeras:
La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.
El viento: energía eólica.
El calor de la Tierra: energía geotérmica.
Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica.
Los mares y océanos: energía mareomotriz.
El Sol: energía solar.
Las olas: energía undimotriz.
Las contaminantes se obtienen a partir de la materia orgánica o biomasa, y se pueden utilizar
directamente como combustible (madera u otra materia vegetal sólida), bien convertida en bioe-
tanol o biogás mediante procesos de fermentación orgánica o en biodiésel.
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 3
 
Tipos de Energía
Antes de comenzar con el
desarrollo de la energía solar,
veremos una introducción a los
distintos tipos de energía, su defi-
nición y cómo se las emplea:
En física, “energía” se define
como la capacidad para realizar
un trabajo. 
Si miramos a nuestro alrede-
dor se ve que las plantas crecen,
los animales se mueven y que las
máquinas y herramientas hacen
muchas tareas. Todas estas activi-
dades necesitan energía. 
La energía es una propiedad de
los objetos y sustancias y que se
ve en las transformaciones que ocurren en la natura-
leza.
La energía se manifiesta en los cambios físicos,
por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, defor-
marlo o calentarlo.
La energía está presente también en los cambios
químicos, como al quemar un trozo de madera o en la
descomposición de agua mediante la corriente eléctri-
ca. La figura 1 muestra un esquema que ejemplifica el
ciclo de la energía.
El Concepto de Energía
En la física, la ley universal de conserva-
ción de la energía, que es la base para el pri-
mer principio de la termodinámica, indica
que la energía ligada a un sistema aislado
permanece en el tiempo. No obstante, la teo-
ría de la relatividad especial establece una
equivalencia entre masa y energía por la cual
todos los cuerpos, por el hecho de estar for-
mados de materia, contienen energía; ade-
más, pueden poseer energía adicional que se
divide conceptualmente en varios tipos según
las propiedades del sistema que se consideren
(figura 2). Por ejemplo, la energía cinética se
cuantifica según el movimiento de la materia,
la energía química según la composición química, la
energía potencial según propiedades como el estado
de deformación o a la posición de la materia en rela-
ción con las fuerzas que actúan sobre ella y la energía
térmica según el estado termodinámico.
La energía noes un estado físico real, ni una "sus-
tancia intangible" sino sólo una magnitud escalar que
se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la
energía es una herramienta o abstracción matemática
de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo,
se puede decir que un sistema con energía cinética
nula está en reposo. Se utiliza como una abstracción
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
4
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 1
Figura 2
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 4
 
de los sistemas físicos por la faci-
lidad para trabajar con magnitu-
des escalares, en comparación
con las magnitudes vectoriales
como la velocidad o la posición.
Por ejemplo, en mecánica, se
puede describir completamente la
dinámica de un sistema en fun-
ción de las energías cinética,
potencial, que componen la ener-
gía mecánica, que en la mecánica
newtoniana tiene la propiedad de
conservarse, es decir, ser inva-
riante en el tiempo.
Matemáticamente, la conserva-
ción de la energía para un sistema
es una consecuencia directa de
que las ecuaciones de evolución
de ese sistema sean independientes del instante de
tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de
Noether (figura 3).
Clasificación de la Energía
La energía también es una magnitud física que se
presenta bajo diversas formas, está involucrada en
todos los procesos de cambio de Estado físico, se
transforma y se transmite, depende del sistema de
referencia y fijado éste se conserva. Por lo tanto todo
cuerpo es capaz de poseer energía, esto gracias a su
movimiento, a su composición química, a su posi-
ción, a su temperatura, a su masa y a algunas otras
propiedades. 
En las diversas disciplinas de la física y la ciencia,
se dan varias definiciones de energía, por supuesto
todas coherentes y complementarias entre sí, todas
ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.
Por ejemplo la energía mecánica es la combina-
ción o suma de los siguientes tipos:
Energía cinética: relativa al movimiento.
Energía potencial: la asociada a la posición dentro
de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo,
está la Energía potencial gravitatoria y la Energía
potencial elástica (o energía de deformación, llamada
así debido a las deformaciones
elásticas). Una onda también es
capaz de transmitir energía al des-
plazarse por un medio elástico.
En electromagnetismo se
estudia a las siguientes energías:
Energía electromagné-
tica, que se compone de:
a) Energía radiante: la
energía que poseen las ondas
electromagnéticas.
b) Energía calórica: la
cantidad de energía que la unidad
de masa de materia puede des-
prender al producirse una reac-
ción química de oxidación.
Energía potencial eléctrica, que se compone
de:
a) Energía eléctrica: resultado de la exis-
tencia de una diferencia de potencial entre dos pun-
tos.
En la termodinámica están:
Energía interna, que es la suma de la ener-
gía mecánica de las partículas constituyentes de un
sistema.
Energía térmica, que es la energía liberada
en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía
geotérmica) mediante la combustión.
En la “teoría de la relatividad” se estudia:
Energía en reposo, que es la energía debida
a la masa según la conocida fórmula de Einstein, E =
mc2, que establece la equivalencia entre masa y ener-
gía.
Energía de desintegración, que es la dife-
rencia de energía en reposo entre las partículas ini-
ciales y finales de una desintegración.
Al redefinir el concepto de masa, también se
modifica el de energía.
En física cuántica, la energía es una magnitud
ligada al operador hamiltoniano. La energía total de
ENERGÍAS RENOVABLES
5
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 3
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 5
 
un sistema no aislado de hecho puede no estar
definida: en un instante dado la medida de la ener-
gía puede arrojar diferentes valores con probabili-
dades definidas. En cambio, para los sistemas ais-
lados en los que el hamiltoniano no depende
explícitamente del tiempo, los estados estaciona-
rios sí tienen una energía bien definida. Además
de la energía asociadas a la materia ordinaria o
campos de materia, en física cuántica aparece la:
Energía del vacío: un tipo de energía
existente en el espacio, incluso en ausencia de
materia.
En química aparecen algunas formas específi-
cas no mencionadas anteriormente, como ser:
Energía de ionización, una forma de
energía potencial, es la energía que hace falta
para ionizar una molécula o átomo.
Energía de enlace, es la energía poten-
cial almacenada en los enlaces químicos de un
compuesto. Las reacciones químicas liberan o absor-
ben esta clase de energía, en función de la entalpía y
energía calórica.
Si estas formas de energía son consecuencia de
interacciones biológicas, la energía resultante es bio-
química, pues necesita de las mismas leyes físicas
que aplican a la química, pero los procesos por los
cuales se obtienen son biológicos, como norma gene-
ral resultante del metabolismo celular.
La energía potencial es la que se le puede asociar
a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su
posición o de su configuración. Si en una región del
espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la
energía potencial del campo en el punto (A) se define
como el trabajo requerido para mover una masa desde
un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto
(A). Por definición el nivel de tierra tiene energía
potencial nula. Algunos tipos de energía potencial
que aparecen en diversos contextos de la física son:
La energía potencial gravitatoria asociada a
la posición de un cuerpo en el campo gravitatorio (en
el contexto de la mecánica clásica). La energía poten-
cial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo
gravitatorio constante viene dada por: donde h es la
altura del centro de masas respecto al cero conven-
cional de energía potencial.
La energía potencial electrostática V de un
sistema se relaciona con el campo eléctrico mediante
la relación:
La energía potencial elástica asociada al
campo de tensiones de un cuerpo deformable.
La energía potencial puede definirse solamente
cuando existe un campo de fuerzas que es conservati-
va, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes
propiedades:
El trabajo realizado por la fuerza entre dos
puntos es independiente del camino recorrido.
El trabajo realizado por la fuerza para
cualquier camino cerrado es nulo.
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
6
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 4
Figura 5
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 6
 
Se puede demostrar que
todas las propiedades son equiva-
lentes (es decir que cualquiera de
ellas implica la otra). 
En estas condiciones, la ener-
gía potencial en un punto arbitra-
rio se define como la diferencia de
energía que tiene una partícula en
el punto arbitrario y otro punto
fijo llamado "potencial cero".
La energía cinética es un con-
cepto fundamental de la física que
aparece tanto en mecánica clásica,
como mecánica relativista y
mecánica cuántica. La energía
cinética es una magnitud escalar
asociada al movimiento de cada
una de las partículas del sistema. 
Hecha una primera clasificación, vamos a desa-
rrollar cada uno de estos conceptos.
Energía Mecánica
La energía mecánica es la energía que se debe a la
posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto,
puede ser energía potencial y/o cinética (figura 4).
La energía cinética de un cuerpo es una energía
que surge en el fenómeno del movimiento. Esta defi-
nida como el trabajo necesario para acelerar un cuer-
po de una masa dada desde el reposo hasta la veloci-
dad que posee. Una vez consegui-
da esta energía durante la acelera-
ción, el cuerpo mantiene su ener-
gía cinética salvo que cambie su
rapidez. Para que el cuerpo regre-
se a su estado de reposo se requie-
re un trabajo negativo de la
misma magnitud que su energía
cinética (figura 5).
Energía Cinética
Un ciclista quiere usar la ener-
gía química que le proporcionó su
comida para acelerar su bicicleta
a una velocidad elegida. Su rapi-
dezpuede mantenerse sin mucho trabajo, excepto por
la resistencia del aire y la fricción. La energía es con-
vertida en una energía de movimiento, conocida
como energía cinética pero el proceso no es comple-
tamente eficiente y el ciclista también produce calor.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética, es
necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el
tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la
velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía ciné-
tica será también mayor. Otro factor que influye en la
energía cinética es la masa del cuerpo.
Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos
de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2
km/h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin
embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia
nosotros un camión, no se podrá evitar
la colisión. 
La energía cinética se representa con
esta formula: 
Ec = (1 / 2) . m . v2
Donde:
Ec = Energía cinética 
m = masa 
v = velocidad
ENERGÍAS RENOVABLES
7
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 6
Figura 7
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 7
 
Cuando un cuerpo de masa (m) se mueve
con una velocidad (v), posee una energía cinéti-
ca (Ec) que está dada por la fórmula escrita más
arriba.
En esta ecuación, debe haber concordancia
entre las unidades empleadas. Todas ellas deben
pertenecer al mismo sistema.
En Conclusión
La energía cinética, es la parte de la energía
mecánica de un cuerpo y corresponde al trabajo o las
transformaciones que un cuerpo puede producir, debi-
do a su movimiento, es decir, todos los cuerpos en
movimiento tienen energía cinética y cuando están en
reposo, no tienen esta energía cinética. La energía
cinética es aquella que un objeto posee debido a su
movimiento. La energía cinética depende de la masa
y la velocidad del objeto.
Energía Potencial
Puede pensarse como la energía almacenada en
un sistema, o como una medida del trabajo que un sis-
tema puede entregar. 
Los carros de una montaña rusa alcanzan su máxi-
ma energía cinética cuando están en el fondo de su
trayectoria. Cuando comienzan a elevarse, la energía
cinética comienza a ser convertida a energía potencial
gravitacional, pero, si se asume una fricción insigni-
ficante y otros factores de retardo, la cantidad total de
energía en el sistema sigue siendo constante.
Todo cuerpo que se ubicado a cierta altura del
suelo posee energía potencial, incluso el agua que cae
hacia el vacío debido a su energía potencial (figura 6).
Esta afirmación se comprueba cuando un objeto
cae al suelo, siendo capaz de mover o deformar obje-
tos que se encuentren a su paso. El movimiento o
deformación será tanto mayor cuanto mayor sea al
altura desde la cual cae el objeto.
Otra forma de energía potencial es la que está
almacenada en los alimentos, bajo la forma de ener-
gía química. Cuando estos alimentos son procesados
por nuestro organismo, liberan la energía.
Todos los cuerpos tienen energía potencial que
será tanto mayor cuanto mayor sea su altura. Como la
existencia de esta energía potencial se debe a la gra-
vitación (fuerza de gravedad), su nombre más com-
pleto es energía potencial gravitatoria (figura 7).
Energía Química
Es la energía acumulada en los alimentos y en los
combustibles. Se produce por la transformación de
sustancias químicas que contienen ellos y posibilita
mover objetos o generar otro tipo de energía, como en
la plantas (figura 8). 
En la actualidad, la energía química es la que
mueve los automóviles, los buques y los aviones y, en
general, millones de máquinas. Tanto la combustión
del carbón, de la leña o del petróleo usada en las
máquinas de vapor como la de los derivados del
petróleo en el estrecho y reducido espacio de los
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
8
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 8
Figura 9
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 8
 
cilindros de un
motor de explo-
sión, constituyen
reacciones quí-
micas.
Es almacena-
da dentro de un
cuerpo no se
puede ver pero al
d e s p r e n d e r s e ,
puede producir
efectos visibles.
En los fuegos artificiales la energía química se hace
visible como energía radiante. 
Una pila de una linterna, al encender la linterna
trasforma la energía química almacenada en energía
eléctrica, esta a su vez en energía térmica en el fila-
mento de la lamparita, para finalmente iluminar trans-
firiendo energía radiante y térmica al ambiente.
La energía química:
Permite la fotosíntesis de las plantas.
Genera que al comer uno se pueda mover.
Hace que se muevan los vehículos.
Y está presente en toda la materia pero
sólo se nos muestra cuando hay una altera-
ción de ella. 
“La energía química está presente en
la mayoría de los hechos cotidianos”.
Energía Eléctrica
La electricidad se genera a partir de
otras fuentes de energía, principalmente en:
centrales hidroeléctricas donde se usa la
fuerza mecánica de agua o en centrales ter-
moeléctricas donde se produce electricidad a partir
del carbón, petróleo y otros combustibles. También
puede generarse a partir de la Energía Eólica, Solar
y Biomásica entre otras.
En la mayor parte de los servicios de nuestros días
dependen de un suministro fiable de energía eléctrica.
A medida que más países se industrializan se con-
sumen cantidades de energía cada vez mayores. El
consumo mundial de energía se ha multiplicado por
25 desde el siglo pasado. El promedio del consumo
de electricidad per cápita es alrededor de diez veces
mayor en los países industrializados que en el mundo
en desarrollo. Pero como en la actualidad las econo-
mías de muchas naciones en desarrollo se expanden
rápidamente, para los próximos 15 años se prevé un
crecimiento de más del 5% anual de la demanda de
electricidad en el “Sur''. Para satisfacer esta demanda
se necesitará un aumento espectacular de la produc-
ción de electricidad.
Energía Solar
La energía solar es la energía obtenida mediante
la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol,
figura 9. El Sol, fuente de vida y origen de las demás
formas de energía que el hombre ha utilizado desde
los albores de la historia, puede satisfacer todas nues-
tras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de
forma racional la luz que continuamente derrama
sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace
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9
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 10
Figura 11
Figura 12
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 9
 
unos cinco mil millones de años, y se calcula que
todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.
La energía solar se consigue con paneles o células
solares. Recogiendo de forma adecuada la radiación
solar (figura 10), podemos obtener calor y electrici-
dad. El calor se logra mediante los captadores o
colectores térmicos, y la electricidad, a través de los
llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos
nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecno-
logía ni en su aplicación. 
El calor recogido en ellos puede destinarse a satis-
facer numerosas necesidades. Se puede obtener agua
caliente para consumo doméstico o industrial, o bien
para dar calefacción a nuestros hogares, podemos cli-
matizar las piscinas y permitir el baño durante gran
parte del año. También las aplicaciones agrícolas son
muy amplias para usar los invernaderos
solares 
La electricidad que se obtiene de los
módulos fotovoltaicos puede usarse de
manera directa (por ejemplo para sacar
agua de un pozo o para regar, mediante un
motor eléctrico), o bien ser almacenada en
acumuladores para usarse en las horas
nocturnas. También es posible inyectar la
electricidad generada en la red general,
obteniendo un importante beneficio. 
Energía Nuclear
La energía nuclear es la energía que se
libera espontánea o artificialmente en las
reacciones nucleares. Estas reacciones se dan en los
núcleos de algunos isótopos de ciertos elementos quí-
micos (figura 11), siendo la más conocida la fisión del
uranio con la que funcionan los reactores nucleares, y
la más habitual en la naturaleza, en el interior de las
estrellas.
¿Como se consigue?Los dos sistemas más investigados y trabajados
para la obtención de energía nuclear aprovechable de
forma masiva son la fisión nuclear (figura 12) y la
fusión nuclear (figura 13). Otra técnica es la utiliza-
ción de generadores termoeléctricos de radioisótopos.
Energía Caloríca
Es la energía que se transfiere en forma de
calor. El calor se transmite entre cuerpos que se
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10
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 13
Figura 14
Figura 15
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 10
 
encuentran a distinta tempe-
ratura y que se ponen en con-
tacto (figura 14). Se dice que
se alcanza el equilibrio térmi-
co cuando la temperatura de
ambos se iguala. Su unidad
de medida es la caloría.
En Síntesis:
La energía puede tener seis
formas diferentes (eléctrica,
mecánica, química, nuclear,
solar y calorífica) y cada una
de ellas puede transformarse en cualquiera de las
otras como lo muestra el siguiente esquema.
Estas energías pueden generar otras como por
ejemplo La energía eólica que su fuente la energía
mecánica que, en forma de energía cinética transpor-
ta el aire en movimiento (el viento). Este es origina-
do por el desigual calentamiento de la superficie de
nuestro planeta (energía calorífica). La Tierra recibe
una gran cantidad de energía procedente del Sol
(energía solar).
Ejemplos de Generación de Energía
A continuación veremos ejemplos de cómo
son las energías que son generadas por otras ener-
gías.
Energía Eólica: La ener-
gía Eólica es aquella que pode-
mos obtener de la fuerza del
viento (energía cinética, solar
y calórica). El mayor interés
que existe actualmente es la
producción de electricidad a
partir del viento con el fin de
sustituir los costosos combus-
tibles fósiles. Existen diversos
aparatos con diseños y tama-
ños adecuados para las diferen-
tes necesidades (figura 15).
Para conseguir esta energía se usa el Generador
eólico que esta constituido por un aeromotor de dos o
tres palas, provisto de un sistema de regulación, que
confiera al rotor una velocidad de rotación estable a
partir de cierta velocidad del viento, y un sistema de
seguridad destinado a frenar la máquina en caso de
tempestad, si el sistema de regulación es inoperante a
altas velocidades. También se puede tener un genera-
dor eléctrico que puede estar directamente acoplado
al aeromotor (figura 16). En el caso más sencillo las
palas van directamente montadas en el eje del gene-
rador. Cuando el generador está acoplado a un mul-
tiplicador, colocado entre el aeromotor y el genera-
dor. Se verá que la velocidad de rotación depende del
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11
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura
16
Figura 18
Figura 17
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 11
 
diámetro del rotor y disminuye cuando el diámetro
aumenta. Entonces para tener un buen rendimiento, es
necesario aumentar las revoluciones del aeromotor
antes de acoplarlo al generador.
También se requiere un mecanismo de giro, que
permita a la máquina estar siempre orientada en la
dirección del viento, cualquiera que sea esta. La ener-
gía producida en la parte móvil, se transmite por
medio de un dispositivo colector asociado al meca-
nismo de rotación. Las mejores condiciones para la
utilización de energía eólica son:
Terrenos llanos, particulares en regiones coste-
ras. Donde existen cumbres planas o colinas solita-
rias sin laderas escarpadas.
Valles planos y extensos, expuestos en la direc-
ción del viento predominante.
Energía Hidráulica: La energía hidráulica se
basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altu-
ra (energía potencial). El agua pasa por las turbinas a
gran velocidad (energía cinética), provocando un
movimiento de rotación que finalmente, se transfor-
ma en energía eléctrica por medio de los generadores,
figura 17. Todas las centrales hidroeléctricas aprove-
chan la corriente de agua que cae por un desnivel. Se
utilizan desniveles naturales del terreno, o bien se
hace que el agua caiga desde una presa o dique (figu-
ra 18). Las centrales hidroeléctricas se dividen a gran-
des rasgos en centrales de baja, mediana y alta pre-
sión. Las centrales dependen de un gran embalse de
agua contenido por una presa. El caudal de agua se
controla y se puede mantener casi constante. El agua
se transporta por unos conductos o tuberías, controla-
dos con válvulas y turbinas para
adecuar el flujo de agua con res-
pecto a la demanda de electricidad.
El agua que entra en la turbina sale
por los canales de descarga. Los
generadores están situados justo
encima de las turbinas y conecta-
dos con árboles verticales. El dise-
ño de las turbinas depende del cau-
dal de agua; las turbinas Francis y
Kaplan se utilizan para caudales
grandes y saltos medios y bajos, y
las turbinas Pelton para grandes
saltos y pequeños caudales. 
Energía Geotérmica: La energía geotérmica es
aquella energía que puede ser obtenida por el hombre
mediante el aprovechamiento del calor (energía calo-
rífica) del interior de la Tierra, figura 19. 
Se obtiene energía geotérmica por extracción del
calor interno de la Tierra. En áreas de aguas termales
muy calientes a poca profundidad, se perfora por
fracturas naturales de las rocas básales o dentro de
rocas sedimentarios. El agua caliente o el vapor pue-
den fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de
flujos de agua y de vapor. El método a elegir depen-
de del que en cada caso sea económicamente rentable 
Las ventajas de la energía geotérmica son las
siguientes:
Es una fuente que evitaría la dependencia ener-
gética del exterior. Los residuos que produce son
mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que
los originados por el petróleo, carbón... 
Es un sistema de gran ahorro, tanto económico
como energético. Ausencia de ruidos exteriores. 
Los recursos geotérmicos son mayores que los
recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio
combinados. 
No está sujeta a precios internacionales, sino que
siempre puede mantenerse a precios nacionales o
locales. 
El área de terreno requerido por las plantas geo-
térmicas por megavatio es menor que otro tipo de
plantas. No requiere construcción de represas, tala
de bosques, ni construcción de tanques de almacena-
miento de combustibles. 
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
12
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 19
 Cap 1 Club 69 11/4/10 1:22 PM Página 12
 
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
13
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Proyectos de Iluminación con
LED
Aunque la teoría de funcionamiento de los diodos emisores de luz (LED) data de la década del 50 del siglo pasa-
do, recién en 1963 aparecen los primeros ejemplares comerciales, a precios muy altos y con rendimiento lumi-
noso extremadamente bajo. En la actualidad los LEDs se producen de a millones, con diferentes materiales, a
precios muy bajos y con rendimientos excelentes. Los tipos básicos o comunes como el rojo, el ámbar, el verde
y el infrarrojo cuestan casi lo mismo que un condensador, lo que ha dado paso a la fabricación masiva de los
diodos LEDs especiales como los bicolores, los de alto brillo, los “Flushing LEDs” (que en su encapsulado pose-
en un circuito integrado), los LEDs azules y los de luz blanca. Estos diodos especiales son un poco más caros
que los comunes pero su precio está altamente justificado.
La idea de utilizar energía renovables y “cuidar” el medio ambiente con el empleo de dispositivos de alto rendi-
miento ha favorecido la investigación y el desarrollo de los LEDs de luz azul y de luz blanca e, incluso, los dio-
dos intermitentes de 2 a 3Hz que no requieren de un circuito externo para producir el destello intermitente.
Entre los últimos desarrollos que comienzan a popularizarse en el mercado podemos mencionar los LEDs de luz
ultravioleta que persiguen producir el mismo efecto que los tubos BLB de luz ultravioleta con la sorprendente
ventaja que se pueden alimentar con pilas comunes de pequeño tamaño y el montaje se puede realizar en bases
o zócalos comunes, como los que se emplean para cualquier LED.Estos LEDs pueden reemplazar directamen-
te a los tubos de BLB.
Todos los tipos de LEDs para alumbrado, con base o zócalo, llevan su resistencia incorporada. En general, para
iluminación se emplean los LEDs de luz blanca, de alto poder o rendimiento luminoso que permiten la coloca-
ción en la misma base de conexión de un racimo (cluster) de LEDs para obtener mayor iluminación. El alumbra-
do con LEDs representa una interesante novedad por su característica de alto rendimiento, bajo consumo, casi
nula generación de calor, su gran robustez (no explota ni se daña con golpes como ocurre con una lámpara
incandescente o CCLF de bajo consumo) y su larga duración que puede superar sin problemas las 100.000
horas, o sea, más de 11 años de trabajo ininterrumpido. 
El LED como elemento de iluminación es, cada vez, mas tenido en cuenta, no sólo por todas las ventajas men-
cionadas sino también porque su instalación es pequeña y no emiten ningún tipo de disturbio o interfencia
(especialmente sónica, como ocurre con los balastros).
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 13
 
Introducción
El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor
de Luz), es un dispositivo semiconductor que
emite luz incoherente de espectro reducido cuan-
do se polariza de forma directa la unión PN en la
cual circula por él una corriente eléctrica . Este
fenómeno es una forma de electroluminiscencia,
el LED es un tipo especial de diodo que trabaja
como un diodo común, pero que al ser atravesado
por la corriente eléctrica, emite luz . Este disposi-
tivo semiconductor está comúnmente encapsula-
do en una cubierta de plástico de mayor resisten-
cia 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 y evitar que este se pueda dañar; para ello,
hay que tener en cuenta que el voltaje de opera-
ción va desde 1,8 hasta 3,8 volt aproximadamen-
te (lo que está relacionado con el material de
fabricación y el color de la luz que emite) y la
gama de intensidades que debe circular por él
varía según su aplicación. Los Valores típicos de
corriente directa de polarización de un LED están
comprendidos entre los 10
y 20 miliampere (mA) en
los diodos de color rojo y
de entre los 20 y 40
miliampere (mA) para los
otros LED. Los diodos
LED tienen enormes ven-
tajas sobre las lámparas
indicadoras comunes,
como su bajo consumo de
energía, su mantenimiento
casi nulo y con una vida
aproximada de 100,000
horas. Para la protección
del LED en caso que haya picos inesperados que
puedan dañarlo. Se coloca en paralelo y en senti-
do opuesto un diodo de silicio común.
En general, los LED suelen tener mejor efi-
ciencia cuanto menor es la corriente que circula
por ellos, con lo cual, en su operación de forma
optimizada, se suele buscar un compromiso entre
la intensidad luminosa que producen (mayor
cuanto más grande es la intensidad que circula
por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es
la intensidad que circula por ellos).
La figura 1 muestra el símbolo del LED. La
figura 2 reproduce las partes constituyentes de un
LED
Existen diodos LED de varios colores que
dependen del material con el cual fueron cons-
truidos. Hay de color rojo, verde, amarillo,
ámbar, infrarrojo, entre otros.
Si bien más adelante vamos a detallar los com-
puestos específicos de los Leds, digamos que los
LED rojos están formados por GaP consiste en una
unión P-N obtenida por el método de crecimiento
epitaxial del
cristal en su
fase líquida,
en un subs-
trato.
La fuente
l u m i n o s a
está formada
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
14
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 1
Figura 2
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 14
 
por una capa de cristal P junto con un complejo
de ZnO, cuya máxima concentración está limita-
da, por lo que su luminosidad se satura a altas
densidades de corriente.
Este tipo de LED funciona
con baja densidades de
corriente ofreciendo una
buena luminosidad, utili-
zándose como dispositivo
de visualización en equi-
pos portátiles. El consti-
tuido por GaAsP consiste
en una capa p obtenida por
difusión de Zn durante el
crecimiento de un cristal
N de GaAsP, formado en
un substrato de GaAs, por
el método de crecimiento
epitaxial en fase gaseosa.
Actualmente se
emplea los LED de
GaAlAs debido a su
mayor luminosidad. El
máximo de radiación se
halla en la longitud de
onda 660 nm.
Los LED anaranja-
dos y amarillos están
compuestos por GaAsP al
igual que sus hermanos
los rojos, pero en este caso
para conseguir luz anaran-
jada y amarilla así como luz de longitud de onda
más pequeña, lo que hacemos es ampliar el ancho
de la "banda prohibida" mediante el aumento de
fósforo en el semiconductor. Su fabricación es la
misma que se utiliza para los diodos rojos, por
crecimiento epitaxial del cristal en fase gaseosa,
la formación de la unión p-n se realiza por difu-
sión de Zn.
Como novedad importante en estos LED se
mezcla el área emisora con una trampa isoelec-
trónica de nitrógeno con el fin de mejorar el ren-
dimiento.
El LED verde está compuesto por GaP. Se
utiliza el método de crecimiento epitaxial del
cristal en fase líquida para formar la unión P-N.
Al igual que los LED amarillos, también se utili-
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
15
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 3
Tabla 1
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 15
 
za una trampa isoelectrónica de nitrógeno para
mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de
LED posee una baja probabilidad de transición
fotónica, es importante mejorar la cristalinidad de
la capa N. La disminución de impurezas a larga
la vida de los portadores, mejorando la cristalini-
dad. Su máxima emisión se consigue en la longi-
tud de onda 555 nm. Vea en la tabla 1 los
Compuestos empleados en la construcción de
LED.
Funcionamiento Físico del LED
El funcionamiento físico consiste en que, en
los materiales semiconductores, un electrón al
pasar de la banda de conducción a la de valencia,
pierde energía; esta energía perdida se puede
manifestar en forma de un fotón desprendido, con
una amplitud, una dirección y una fase aleatoria.
El que esa energía se manifieste en (calor por
ejemplo) va a depender principalmente del tipo
de material semiconductor. Cuando al polarizar
directamente un diodo LED conseguimos que por
la unión PN sean inyectados huecos en el material
tipo N y electrones en el material tipo P; O sea los
huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y
los electrones de la zona n hacia la zona p, pro-
duciéndose por consiguiente, una inyección de
portadores minoritarios.
Ambos desplazamientos de cargas constitu-
yen la corriente que circula por el diodo. Si los
electrones y huecos están en la misma región,
pueden recombinarse, es
decir, los electrones pue-
den pasar a "ocupar" los
huecos, "cayendo" desde
un nivel energético
superior a otro inferior
más estable.
La figura 3 muestra
la disposición de porta-
dores de un diodo emi-
sor de luz con la unión polarizada en sentido
directo.
Cuando estos portadores se recombinan, se
produce la liberación de una cantidad de energía
proporcional al salto de banda de energía del
material semiconductor. Una parte de esta energía
se libera en forma de luz, mientras que la parte
restante lo hace en forma de calor, estando deter-
minadas las proporciones por la mezcla de los
procesos de recombinación que se producen.
La energía contenida en un fotón de luz es
proporcional a su frecuencia, es decir, su color.
Cuanto mayor sea el salto de banda de energía del
material semiconductor que forma el LED, más
elevada será la frecuencia de la luz emitida.
La figura 4 reproduce un diodo emisor de luz
con la unión polarizada en sentidodirecta.
Aplicaciones de los LED
En la figura 5 podemos ver varios tipos de
diodos Led.
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean
desde media-
dos del siglo
XX en man-
dos a distan-
cia de televi-
sores, habién-
dose genera-
lizado su uso
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
16
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 4
Figura 5
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 16
 
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 indicado-
res de estado (encendido/apagado) en dispositi-
vos de señalización (de tránsito, de emergencia,
etc.) y en paneles informativos. También se
emplean en el alumbrado de pantallas de cristal
líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agen-
das electrónicas, etc., así como en bicicletas y
usos similares. Existen además impresoras LED.
También se usan los LED en el ámbito de la
iluminación (incluyendo la señalización de tráfi-
co) es moderado y es previsible que se incremen-
te en el futuro, ya que sus prestaciones son supe-
riores a las de la lámpara incandescente y la lám-
para fluorescente, desde diversos puntos de vista.
La iluminación con LED presenta indudables
beneficios.
Se utiliza ampliamente en aplicaciones visua-
les, como indicadoras de cierta situación específi-
ca de funcionamiento y desplegar contadores:
- Para indicar la polaridad de una fuente de
alimentación de corriente continua.
- Para indicar la actividad de una fuente de
alimentación de corriente alterna.
- En dispositivos de alarma.
Ventajas de los LED
Fiabilidad, mayor eficiencia energética,
mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión
ante diversas circunstancias de iluminación,
menor disipación de energía, menor riesgo para el
medio ambiente, capacidad para operar de forma
intermitente de modo continuo, respuesta rápida,
etc. Así mismo, con LED se pueden producir
luces de diferentes colores con un rendimiento
luminoso elevado, a diferencia de muchas de las
lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros
para lograr un efecto similar (lo que supone una
reducción de su eficiencia energética). Todo ello
pone de manifiesto las numerosas ventajas que
los LED ofrecen. También se utilizan en la emi-
sión de señales de luz que se trasmiten a través de
fibra óptica.
Desventajas de los LED
Las desventajas del diodo LED son que su
potencia de iluminación es tan baja, que su luz es
invisible bajo una fuente de luz brillante y que su
ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°.
Este último problema se corrige con cubiertas
difusores de luz.
Conexión de los LED
Para conectar LED de modo que iluminen de
forma continua, deben estar polarizados directa-
mente, es decir, con el polo positivo de la fuente
de alimentación conectada al ánodo y el polo
negativo conectado al cátodo. Además, la fuente
de alimentación debe suministrarle una tensión o
diferencia de potencial superior a su tensión
umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la
corriente que circula por ellos no exceda los lími-
tes admisibles (esto se puede hacer de forma sen-
cilla con una resistencia R en serie con los LED).
Unos circuitos sencillos que muestran cómo pola-
rizar directamente un LED son los que se mues-
tran en la figura 6.
La Física del LED
Como dijimos, los diodos emisores de luz
visible son utilizados en grandes cantidades como
indicadores piloto, dispositivos de presentación
numérica y dispositivos de presentación de
barras, tanto para aplicaciones domésticas como
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
17
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 17
 
para equipos industriales, esto es debido a sus
grandes ventajas que son: peso y espacio insigni-
ficantes, precio moderado, y en cierta medida una
pequeña inercia, que permite visualizar no sola-
mente dos estados lógicos sino también fenóme-
nos cuyas características varían progresivamente.
Como otros dispositivos de presentación, los
Leds pueden proporcionar luz en color rojo,
verde y azul. El material de un Led está com-
puesto principalmente por una combinación
semiconductora. 
El GaP se utiliza en los Leds emisores de luz
roja o verde; el GaAsP para los emisores de luz
roja, anaranjada o amarilla y el GaAlAs para los
Leds de luz roja. Para los emisores azules se han
estado usando materiales como SiC, GaN, ZnSe y
ZnS.
El fenómeno de emisión de luz está basado en
la teoría de bandas, por la cual, una tensión exter-
na aplicada a una unión P-N polarizada directa-
mente, excita los electrones, de manera que son
capaces de atravesar la banda de energía que
separa las dos regiones. 
Si la energía es suficiente los electrones esca-
pan del material en forma de fotones. 
Cada material semiconductor tiene determina-
das características y por tanto una longitud de
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
18
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 6
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 18
 
onda de la luz emitida. La tabla 2 muestra las lon-
gitudes de onda de algunos compuestos de Galio.
A diferencia de la lámparas de incandescencia
cuyo funcionamiento es por una determinada ten-
sión, los Led funcionan por la corriente que los
atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión
constante debe estar protegida por una resistencia
limitadora, veremos más adelante algunos ejem-
plos. 
Teoría de Bandas
En un átomo aislado los electrones pueden
ocupar determinados niveles energéticos pero
cuando los átomos se unen para formar un cristal,
las interacciones entre ellos modifican su energía,
de tal manera que cada nivel inicial se desdobla
en numerosos niveles, que constituyen una
banda, existiendo entre ellas huecos, llamados
bandas energéticas prohibidas, que sólo pueden
salvar los electrones en caso de que se les comu-
nique la energía suficiente. 
La teoría de bandas constituye una explica-
ción alternativa del comportamiento de los mate-
riales semiconductores. Se basa en el hecho de
que los electrones de un átomo aislado se distri-
buyen según ciertos niveles energéticos, denomi-
nados órbitas u orbitales, en torno al núcleo.
Cuando los átomos se unen unos con otros para
formar un sólido, se agrupan de manera ordenada
formando una red cristalina. En este caso, debido
a la proximidad de los átomos entre sí, las órbitas
en las que se encuentran los electrones de cada
átomo se ven afectadas por la presencia de los
átomos vecinos. De hecho, dichas órbitas se sola-
pan entre sí, dando lugar a la aparición de unas
zonas o bandas continuas en las que se pueden
encontrar los electrones, y que reciben el nombre
de bandas de energía.
Para entender el comportamiento de los mate-
riales en relación con su capacidad de conducir,
nos interesan las dos últimas bandas, que son:
La Banda de Valencia: 
Está ocupada por los electrones de valencia de
los átomos, es decir, aquellos electrones que se
encuentran en la última capa o nivel energético de
los átomos. Los electrones de valencia son los
que forman los enlaces entre los átomos, pero no
intervienen en la conducción eléctrica.
La Banda de Conducción: 
Está ocupada por los electrones libres, es
decir, aquellos que se han desligado de sus áto-
mos y pueden moverse fácilmente. Estos electro-
nes son los responsables de conducir la corriente
eléctrica.
En consecuencia, para que un material sea
buen conductor de la corriente eléctrica debe
tener electrones en la banda de conducción.
Cuando la banda esté vacía, el material se com-
portará como un aislante.
Entre la banda de valencia y la de conducción
existe una zona denominada banda prohibida o
gap (GAP), que separa ambas bandas y en la cual
no pueden encontrarse los electrones.
La conducción de la corriente eléctrica según
la teoría de bandas
La estructura de bandas de un material permi-
te explicar su capacidad para conducir o no la
corriente eléctrica. Según esto podemos distin-
guir tres casos, representados en la figura 7.En los materiales conductores, las bandas se
encuentran muy próximas y la banda de conduc-
ción está ocupada por electrones libres, desliga-
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
19
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Tabla 2
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 19
 
dos de sus átomos, que pueden moverse fácil-
mente y pasar de unos átomos a otros. Este tipo
de estructura de bandas corresponde a materiales
que pueden conducir la corriente eléctrica.
Sin embargo, en los materiales aislantes la
banda de conducción se encuentra vacía, pues no
hay electrones libres, de modo que no pueden
conducir la corriente eléctrica. La banda que está
ocupada en este caso es la banda de valencia,
pero estos electrones no pueden moverse libre-
mente.
Los materiales semiconductores tienen una
estructura de bandas semejante a la de los aislan-
tes, es decir, la banda de conducción está vacía (y,
en consecuencia, no conducen la corriente eléc-
trica). Sin embargo, en este caso la banda prohi-
bida es muy estrecha, de forma que la banda de
valencia se encuentra muy próxima a la de con-
ducción. Esta situación permite que, si se comu-
nica una pequeña cantidad de energía al material,
algunos electrones de la banda de valencia pue-
dan «saltar» a la de conducción, lo que quiere
decir que se desligan de sus átomos y se hacen
libres. Al tener ocupada la banda de conducción,
el material se comportará como conductor.
Entonces, repitiendo, en los aislantes
la banda inferior menos energética
(banda de valencia) está completa con
los e- más internos de los átomos,
pero la superior (banda de conduc-
ción) está vacía y separada por una
banda prohibida muy ancha (~ 10 eV;
aproximadamente 10 electrón volt),
imposible de atravesar por un electrón
(e-). En el caso de los conductores las
bandas de conducción y de valencia se encuen-
tran superpuestas, por lo que cualquier aporte de
energía es suficiente para producir un desplaza-
miento de los electrones. Entre ambos casos se
encuentran los semiconductores, cuya estructura
de bandas es muy semejante a los aislantes, pero
con la diferencia de que la anchura de la banda
prohibida es bastante pequeña. Los semiconduc-
tores son, por lo tanto, aislantes en condiciones
normales, pero una elevación de temperatura pro-
porciona la suficiente energía a los electrones
para que, saltando la banda prohibida, pasen a la
de conducción, dejando en la banda de valencia el
hueco correspondiente. En el caso de los diodos
Led los electrones consiguen saltar fuera de la
estructura en forma de radiación que percibimos
como luz (fotones).
Composición de los Leds
Vamos a retomar la explicación de los com-
puestos de los diferentes LED a efectos de poder
realizar una introducción matemática
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
20
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 7
Figura 8
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 20
 
Led rojo
Formado por GaP consiste en una unión p-n
obtenida por el método de crecimiento epitaxial
del cristal en su fase líquida, en un substrato. La
fuente luminosa está formada por una capa de
cristal p junto con un complejo de ZnO, cuya
máxima concentración está limitada, por lo que
su luminosidad se satura a altas densidades de
corriente. 
Este tipo de Led funciona con baja densidades
de corriente ofreciendo una buena luminosidad,
utilizándose como dispositivo de visualización en
equipos portátiles. 
El constituido por GaAsP consiste en una capa
p obtenida por difusión de Zn durante el creci-
miento de un cristal n de GaAsP, formado en un
substrato de GaAs, por el método de crecimiento
epitaxial en fase gaseosa. Actualmente se emplea
los Led de GaAlAs debido a su mayor luminosi-
dad. El máximo de radiación se halla en la longi-
tud de onda 660 nm. La composición la puede ver
en la figura 8. Para una mayor comprensión sobre
la respuesta de cada dispositivo, es decir, la lon-
gitud de onda de la señal que emite, puede con-
sultar la figura 9.
Led anaranjado y amarillo
Los Led que emiten luz amarilla están com-
puestos por GaAsP al igual que sus hermanos los
rojos pero en este caso para conseguir luz anaran-
jada y amarilla así como luz de longitud de onda
más pequeña, lo que hacemos es ampliar el ancho
de la “banda prohibida” mediante el aumento de
fósforo en el semiconductor. 
Su fabricación es la misma que se utiliza para
los diodos rojos, por crecimiento epitaxial del
cristal en fase gaseosa, la formación de la unión
P-N se realiza por difusión de Zn. 
Como novedad importante en estos Leds se
mezcla el área emisora con una trampa isoelec-
trónica de nitrógeno con el fin de mejorar el ren-
dimiento. 
Led Verde
El Led verde está compuesto por GaP. Se uti-
liza el método de crecimiento epitaxial del cristal
en fase líquida para formar la unión P-N. 
Al igual que los Leds amarillos, también se
utiliza una trampa isoelectrónica de nitrógeno
para mejorar el rendimiento. 
Debido a que este tipo de Led posee una baja
probabilidad de transición fotónica, es importan-
te mejorar la cristalinidad de la capa N. 
La disminución de impurezas a larga la vida
de los portadores, mejorando la cristalinidad. Su
máxima emisión se consigue en la longitud de
onda 555 nm. 
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
21
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 9
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 21
 
Criterios de Elección de un 
LED para un Proyecto
Dimensiones y Color del Diodo
Los Leds tienen diferentes tamaños,
formas y colores. Tenemos Leds redondos,
cuadrados, rectangulares, triangulares y
con diversas formas. Los colores básicos
son rojo, verde y azul, aunque podemos
encontrarlos naranjas, amarillos incluso
hay un Led de luz blanca. Las dimensiones
en los Led redondos son 3mm, 5mm,
10mm y uno gigante de 20mm. Los de formas
poliédricas suelen tener unas dimensiones aproxi-
madas de 5x5mm.
Ángulo de vista
Esta característica es importante, pues de ella
depende el modo de observación del Led, es decir,
el empleo práctico de aparato realizado. Cuando el
Led es puntual la emisión de luz sigue la ley de
Lambert, permite tener un ángulo de vista relativa-
mente grande y el punto luminoso se ve bajo todos
los ángulos, tal como se ejemplifica en la figura 10.
Luminosidad
La intensidad luminosa en el eje y el brillo
están intensamente relacionados. Tanto si el Led
es puntual o difusor, el brillo es proporcional a la
superficie de emisión. Si el Led es puntual, el
punto será más brillante, al ser una superficie
demasiado pequeña. En uno difusor la intensidad
en el eje es supe-
rior al modelo
puntual.
Consumo
El consumo
depende mucho
del tipo de Led
que elijamos, en
la tabla 3 pode-
mos observar el consumo para los dispositivos
más comunes.
Estructura de un Led
Ya hemos visto que los Led están formados
por el material semiconductor que está envuelto
en un plástico traslúcido o transparente según los
modelos. En la figura 11 podemos observar la
distribución interna. 
El electrodo interno de menor tamaño es el
ánodo y el de mayor tamaño es el cátodo. Los pri-
meros Leds se diseñaron para permitir el paso de
la máxima cantidad de luz en dirección perpendi-
cular a la superficie de montaje, más tarde se
diseñaron para difundir la luz sobre un área más
amplia gracias al aumento de la producción de luz
por los Leds.
Cuando la corriente aplicada al diodo es sufi-
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
22
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Tabla 3
Figura 10
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 22
 
ciente para que entre en conducción, emitirá una
cierta cantidad de luz que dependerá de la canti-
dad de corriente y la temperatura del Led. La
luminosidad aumentará según aumentemos la
intensidad pero habrá que tener en cuenta la
máxima intensidad que soporta el Led. Antes de
insertar un diodo en un montaje tendremos que
saber cuál es el color del diodo para saber qué
caída de tensión tendrá entre sus contactos y cuál
es la corriente que podrá circular, a los fines de
poder realizar cálculos posteriores. En la tabla 4
puede tomarlos parámetros eléctricos necesarios,
en función del diodo seleccionado.
Circuito Básico en Continua
La resistencia de limitación del circuito de la
figura 12 la puede calcularse a partir de la fórmu-
la: 
V - Vled
R = –––––––––––
I
Si expresamos V en voltios e I en miliampe-
rios el valor de la resistencia vendrá directamen-
te expresado en kiloohm. También hay que tener
en cuenta el calor disipado por en la resistencia,
se calcula por la Ley de Joule. 
Potencia = I2 R
Donde I es la intensidad que atravesará al
diodo y R la resistencia calculada en el apartado
anterior.
Asociación de Leds
Serie
Los diodos se pueden conectar en serie siem-
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
23
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 11
Tabla 4
Figura 12
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 23
 
pre que la suma de las caídas de tensión sea
menor que la tensión de alimentación. La fórmu-
la a utilizar para el cálculo de la resistencia limi-
tadora es:
V - (N . Vled) 
R = ––––––––––––––
I
Donde N es el número de Leds conectados en
serie. Para comprender esta disposición, vea la
figura 13.
Paralelo
Para conectar varios Leds en paralelo solo
tendremos que calcular el valor para un Leds y
luego los ponemos como se muestra en la figura
14. En este caso habrá que tener cuidado con la
intensidad de la fuente de alimentación que debe-
rá ser superior a la suma de todos los Leds.
Ejemplo:
Supongamos que la tensión de alimentación
es de 12 volt y vamos a utilizar un diodo Led de
color rojo por el que circulará una corriente de
5mA. La resistencia limitadora será:
12V - 1,3V
R = ––––––––––––––––– = 2,14kΩ
0,005A
Utilizaremos un resisten-
cia normalizada (ver lista
normalizada) de valor 2k2,
con esta resistencia la intensi-
dad real que circulará es de
4,86mA. Valor lo más próxi-
mo al teórico. El cálculo de la
potencia lo vamos a realizar
con la Ley de Joule con lo
que resulta-
do queda P =
0.055W, es
d e c i r ,
55mW; por
tanto, basta
con utilizar
una resisten-
cia de 1/4
de watt
(250mW) de
2k2 en serie
con el diodo
Led. 
Comportamiento con 
Corriente Alterna
Si queremos conectar un Led a un circuito en
alterna tendremos que tener en cuenta que en la
corriente alterna existen tensiones positivas y
negativas que se van alternado en una duración
que será la mitad de la frecuencia, este punto es
importante debido a que los diodo tienen una ten-
sión de funcionamiento en polarización directa y
otra en la inversa y podremos sobrepasarla para
no destruir la unión semiconductora. Para ello
tenemos dos opciones:
1ª Solución:
Consiste en colocar un diodo en oposición al
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
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EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 13
Figura 14
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 24
 
Led, de forma que cuando no conduzca el Led
conduzca el diodo, y a la inversa, lo que supone
una caída de tensión de 0,7 volt en el diodo, no
superando los 3 volt de ruptura del Led. Con esto
evitamos la destrucción cuando está polarizado
inversamente, pero tendremos que limitar la ten-
sión y eso lo podremos conseguir con una resis-
tencia en serie que calcularemos con la fórmula
que utilizamos cuando describimos el circuito
básico en continua. La potencia podremos calcu-
larla con la Ley de Joule, utilizando el circuito de
la figura 15.
Vamos a calcular un pequeño ejemplo prácti-
co: Sea un diodo Led con una caída de tensión de
1,2 volt y un intensidad máxima de 20mA, que se
desea conectar a una tensión alterna de 220 volt.
220V - Vdl1
R = –––––––––––––––––
Idl1
220V - 1,2V
R = –––––––––––––––––– = 22kΩ
10mA
La potencia será de:
P1 = VR1 x Il1 = 
P1 = (220V -1,2V) x 10mA » 3W
Un inconveniente de esta solución es que la
resistencia será muy voluminosa al tener una
potencia considerable.
2ª Solución:
Para evitar poner un resistencia de 3W podre-
mos colocar un condensador que se comportará
como un resistencia al estar frente a una tensión
alterna. Al igual que en el circuito anterior ten-
dremos que limitar la intensidad del circuito,
como ejemplo vamos a utilizar los datos anterio-
res y el circuito de la figura 16. En este caso Rs
nos sirve para limitar la intensidad cuando el con-
densador está descargado ya que se produciría un
pico considerable que no soportaría el Led, como
valor máximo de pico que puede soportar el Led
tenemos:
Ipico = 220V / 1kΩ = 220mA.
Por tanto el valor de la resistencia será:
220V
Rs = ––––––––––––– = 1kΩ
220mA
VRs = 1kΩ x 10mA = 10V
Rs = 1kΩ, 1/4W
Para calcular el valor del condensador se
tendrá en cuenta que la tensión en el con-
densador está desfasada 90º con respecto a la
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
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CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 15
Figura 16
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 25
 
tensión en la resistencia y en el diodo así que apli-
cando cálculos tendremos que:
VC = [( 220V)2 - (VR + VLED)2 ]1/2 = 
VC = [( 220V)2 - (11,2V)2 ]1/2 = 
VC = 219,7V
Siendo la intensidad del condensador Ic =
10mA. La resistencia capacitiva será, tomando un
valor normalizado:
Xc = 22kΩ
219,7V
Xc = ––––––––––– = 
10mA
La capacidad del condensador será: 
1
C = ––––––––––––––––– = 
2 x p x f x Xc 
1
C = ––––––––––––––––––––– = 150nF
100 x p x 22 x 103
Podemos ver que con esta solución reducimos
el valor de la resistencia sustituyéndola por un
condensador de 150nF que tenga una tensión de
trabajo de 400V al
ser los 220 efica-
ces. Como ventajas
tenemos que no es
tan voluminoso y
al haber sustituido
la resistencia de
3W no tendremos
una disipación de
calor tan grande.
Circuitos de 
Iluminación con LED
La alimentación de un LED, de modo que por
él circule una corriente, produce en él una conse-
cuente disipación de potencia, y por ello una ele-
vación de su temperatura. 
En la elaboración de proyectos pueden emple-
arse desde circuitos simples de alimentación
(cuando la potencia disipada es reducida) hasta
fuentes de alimentación conmutadas y de poten-
cia, cuando la disipación es grande. 
Por ello, al tener que diseñar circuitos de ilu-
minación con LED tenemos que tener en cuenta
diversos aspectos que trataremos a continuación.
Displays de Múltiples LEDs 
de Baja Intensidad 
El circuito básico de alimentación de un LED
se compone de una fuente de alimentación, una
resistencia limitadora de corriente, y el LED, tal
como se muestra en la figura 17. 
VBAT = VLED + ILED.R 
Donde VLED es una función de ILED (curva
de transferencia del LED). 
Un modelo más cercano a la realidad de la
curva exponencial de respuesta de un LED puede
lograrse con un diodo ideal (con caída en directa
nula), una resistencia interna RLED, y un voltaje
umbral VTH (que depende del color del LED), tal
como podemos ver en la figura 18. 
La tensión en un diodo infrarrojo, la tensión
VTH puede ser algo más que 1V, y en uno azul
cerca de cuatro volt; en cuanto a RLED, un valor
típico en diodos de baja potencia, es de cerca de
10 ohm. 
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
26
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 17
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 26
 
Cuando se desea excitar más de un LED, la
solución consiste en replicar el circuito previo
tantas veces como LEDs haya que excitar. En la
figura 19, si la salida A va a una tensión positiva,
mayor a VTH, el diodo D1 se enciende. Si el vol-
taje es menor a VTH no circula corriente y el
LED D1 no emite luz. 
Un caso típico de LED múltiple es el de un
display numérico de 7 segmentos + punto, donde
8 LEDs se montan en un solo encapsulado, de
modo de representar los números 0 a 9, el punto
decimal, y otras combinaciones especiales. Los
displays de 7 segmentos se caracterizan por unir
todos los cátodos (como en la figura 20, donde se
dice que es un display de cátodo común), o todos
los ánodos (ánodo común). Estos displays tam-
bién se caracterizan por el color de los LEDs
empleados, y por su tamaño. 
Para representar números y letras también
pueden encontrarse dis-
plays de 14 segmentos o
matrices (elcaso más
común es el de matrices
de 35 LED organizados
como 7 filas de 5 LED). 
El uso de una línea
de control y una resis-
tencia por cada LED
lleva a circuitos innece-
sariamente complejos,
por lo que es usual
emplear técnicas más
elaboradas pero que pro-
ducen soluciones más
económicas. 
Por ejemplo, toman-
do como ejemplo el cir-
cuito de la figura 21, si
en el caso previo del cir-
cuito con dos LED se sabe que sólo uno va a estar
encendido por vez. En este caso, si la salida A
está a VBAT (tensión de alimentación o tensión
de batería) y B está a 0V (GND), sólo se encen-
derá el LED D1. Aquí debemos hacer una consi-
deración importante en relación al LED D2.
Como el ánodo de D1 está al voltaje VBAT, su
cátodo estará al voltaje (VBAT-VTH), al igual
que el cátodo de D2. Pero como el ánodo de D2
está a GND, resulta que D2 queda polarizado en
inversa. Es importante tener cuidado en que la
tensión -(VBAT-VTH) no supere la tensión de
ruptura en inversa del LED, debido a que casi
todos los LED suelen tener una tensión de ruptu-
ra inversa reducida (nótese que si la salida B se
dejada abierta o en alta impedancia, este proble-
ma desaparece). 
Circuitos de Múltiples LEDs
Cuando se desea excitar muchos LEDs de
baja potencia lo usual es el empleo de circuitos de
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
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CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 21
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 27
 
multiplexado. En este caso cada LED se enciende
o no por la aplicación de pulsos de tensión, con
una frecuencia de repetición dada y una relación
de trabajo. En este caso debemos tener en cuenta
lo siguiente:
La frecuencia de repetición aprovecha el efec-
to de “persistencia de una imagen en la retina”,
es decir, por más que una imagen se muestre en
forma pulsada, parece como permanente si la fre-
cuencia de repetición es mayor a 25Hz (junto a la
capacidad de procesar imágenes del cerebro, este
efecto produce la aparente sensación de movi-
miento del cine o la televisión). La frecuencia de
repetición más recomendable depende de la apli-
cación, también si el display y el observador
están quietos o se mueven, pero en general suele
ser desde 50Hz a unos pocos cientos de Hertz;
para frecuencia mucho mayores la respuesta del
ojo decae y las pérdidas eléctricas por conmuta-
ción del circuito de multiplexado aumentan. 
El período de repetición puede usarse para
actuar sucesivamente sobre distintos LEDs, y en
ese caso cada LED sólo dispone de una
fracción del tiempo total. Esta relación de
trabajo (tiempo disponible para prender o
no el LED dentro del período de repetición)
permite simplificar los circuitos pero a su
vez plantea exigencias de sobre-excitación
del LED en ese tiempo, de modo de mante-
ner un brillo adecuado. A su vez, controlan-
do el ciclo de actividad o relación de traba-
jo podemos controlar el brillo del LED. 
El circuito de la figura 22 permite con-
trolar cuatro LEDs usando dos resistencias
y cuatro puertas de control. Si la salida A
está a VBAT (tensión de alimentación) y la
salida B está a 0V (GND), poniendo a GND
las salidas C y D hará que se enciendan los
LEDs D1 y D3. Si es la salida B la que está
a VBAT, mediante las salidas C y D se con-
trola a los LEDs D2 y D4. En este caso,
cada LED sólo dispone de un 50% del tiem-
po total para estar o no prendido, con lo que la
intensidad media emitida es sólo la mitad, lo que
debe ser compensado con mayor corriente de
excitación. 
Un ejemplo habitual del uso de LEDs multi-
plexados se presenta en los displays numéricos.
En el circuito de la figura 23, con ocho resisten-
cias, tres líneas de selección de dígito y ocho líne-
as de selección de segmentos y punto decimal, es
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
28
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 23
Figura 22
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 28
 
posible representar un número de tres cifras (21
LEDs) empleando sólo once líneas de control. 
El circuito emplea pocos componentes, pero
necesita mayor corriente de excitación de los
LEDs (cuya relación de trabajo máxima pasa a
ser de 33%) y una lógica que realice la tarea de
multiplexado (ya sea una circuito dedicado o una
rutina de software de un microcontrolador). 
Otra forma de multiplexar el control de LEDs
es usando diodos en oposición. Este tipo de con-
figuración es típico en LED bicolores y se mues-
tra en la figura 24. Si la salida A está a VBAT y la
salida B a GND se prende el LED D2; si la sali-
da A está a GND y la salida B a VBAT se prende
el LED D1. Y si ambas salidas están a idéntico
potencial (no importa cuál) no se enciende nin-
gún LED. 
En este circuito, mientras un LED está encen-
dido el otro
está polari-
zado en
inversa, lo
cual no suele
generar pro-
blema ya
que la caída de tensión en un LED
en directa es inferior a la tensión de
ruptura inversa del otro LED; este
caso puede ser riesgoso si en vez de
sólo un LED se conecta en cada
rama varios LEDs en serie. 
Multiplexado Usando las Salidas 
en Modo Push-pull y en Tri-state
Las puertas de entrada/salida de los microcon-
troladores, en general, se pueden configurar
como salida (en '0' o en '1') o como entrada (cuan-
do son entradas presentan alta impedancia.
En la figura 25 se muestra cómo, con sólo tres
resistencias y usando tres líneas de entrada/salida
A, B y C, es posible multiplexar seis diodos LED,
lo que implica una relación de trabajo máxima de
1/6, es decir de cerca del 17%. 
Si, por ejemplo, la salida A está a VBAT, la
salida B en alta impedancia y la salida C a GND,
la corriente circula por R1, D5 y R3. 
Por R2 no puede circular corriente porque la
salida B está en alta impedancia, los diodos D3,
D4 y D6 están polarizados en inversa y, si bien
D1 y D2 están polarizados en directa, la suma de
sus tensiones de umbral duplica la del diodo D5,
por lo que no se encienden. 
Dados los posibles caminos y sentidos de las
corrientes, las resistencias R1, R2 y R3 deben ser
de igual valor y ser calculadas para que regulen la
corriente que circula por los LED, es decir, en
cada resistencia la caída de tensión debe ser:
ILED x R = (VBAT-VLED)/2
La tabla 5 muestra las distintas combinaciones
de A, B y C y los LED que se encienden en cada
caso. De las 27 combinaciones posibles (tres sali-
das con tres valores), hay sólo 6 de utilidad para
excitar un LED por vez. Este tipo de multiplexa-
do suele denominarse “charlieplexing”, haciendo
referencia a Charlie Allen, un ingeniero que pro-
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
29
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Tabla 5
Figura 25
Figura 24
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 29
 
puso su uso como técnica de multiplexado. Más
allá de los problemas de corriente pulsante que
aparecen cuando la relación de trabajo máxima
disminuye, lo valioso de este método es el uso
limitado de líneas de control. Como fórmula útil,
con N líneas de control y usando N resistencias,
esta técnica de multiplexado permite controlar [N
. (N-1)] diodos LED. 
Por ejemplo, la figura 26 muestra cómo es
posible manejar hasta 12 LED usando sólo 4 líne-
as de control [12 = 4 x (4-1)]. Si bien este circui-
to puede ser útil, su mayor limitación es que la
relación de trabajo máxima de cada LED es de
1/12, es decir apenas un 8,3%. Manteniendo la
eficiencia de uso de líneas de control, el proble-
ma de la disminución de la relación de trabajo del
charlieplexing puede reducirse con el agregado
de N transistores (PNP en este caso). La figura 27
muestra cómo es posible controlar 6 LEDs
pudiendo prender de hasta dos por vez (con lo
que la relación de trabajo máxima se duplica, de
1/6 a 1/3). 
Para entender la operación del circuito, tóme-
se por ejemplo R1 y Q1, si la salida A está a
VBAT y por ello entregando corriente, la caída de
tensión en R1 polariza al transistor Q1 en inver-
sa, con lo que permanece cortado, sin influir en el
circuito. 
Si, en cambio, A está a GND (absorbiendo
corriente), al circular corriente por R1 la juntura
base-emisor de Q1 queda en directa, y una vez
que la caídade tensión en R1 llega a cerca de
0,7V el transistor comienza a conducir, derivando
la corriente a GND a través de su colector; por
esta razón, el emisor de Q1 queda “enclavado” a
0,7V, independientemente de la corriente que cir-
cule. Si se desean encender dos LEDs a la vez
(por ejemplo D1 y D4) las salidas A y C deben
estar a VBAT y la salida B a GND. Con ello el
emisor de Q2 queda en 0,7V, y las resistencias R1
y R3 definen la corriente que circula por D1 y
D4, respectivamente. En este caso, para calcular
el valor de R1, R2 o R3 se debe usar: 
VBAT = VLED + ILED.R + 0,7V
La tabla 6 muestra las combinaciones de A, B
y C y los LED que se encienden. De los 27 casos
posibles (tres salidas con tres valores), ahora hay
6 útiles para encender de a un LED y tres para
prender de a dos LED por vez. 
Las ventajas de esta solución son mayores al
aumentar la cantidad de LED: en forma general,
usando N salidas de control la relación de trabajo
máxima queda acotada a 1/N y pueden ser pren-
didos entre 1 y N-1 LED a la vez. En el ejemplo
de la figura 26, con sólo agregar 4 transistores la
relación de trabajo máxima crece de 8,3% a 25%
disminuyendo en igual proporción las corrientes
de pico por los LED y del circuito en general. 
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
30
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 26
Figura 27
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 30
 
Soluciones de Hardware 
Para excitar displays de pocos LED es posible
usar las técnicas de multiplexado y las puertas de
entrada/salida de los microcontroladores. Sin
embargo, hay casos en que conviene el uso de cir-
cuitos especializados: 
Cuando crece la cantidad de LED: es el caso
de un cartel alfanumérico de muchos caracteres,
por ejemplo; en este caso es necesario usar cir-
cuitos auxiliares, y existen dispositivos especiali-
zados con muchas funciones auxiliares. Cuando
la potencia aumenta: en display de alta potencia
es importante el uso eficiente de energía, para
simplificar los problemas de sobrecalentamiento
y disipación de energía. 
Cuando se usan LED azules o blancos: por su
elevada caída de voltaje en directa. 
El Circuito Integrado TLC5916/5917
El TLC5916 de Texas Instruments proporcio-
na una solución simple para la excitación de hasta
8 LED con corrientes reguladas, la posibilidad de
detectar LED fallados (abiertos) y sobrecalenta-
miento. 
El TLC5916/TLC5917 contiene un registro de
desplazamiento de 8 bits y memorias adicionales,
mediante los cuales convierten datos ingresados
en forma serie a paralelo. Los datos pueden ser
ingresados en forma serial mediante las líneas
SDI y CLK a una velocidad de
hasta 30 Megabit por segundo, lo
que es de importancia en display
complejos, transferidos a la memo-
ria paralela mediante la línea LE. 
Una línea adicional (OE) per-
mite habilitar o no a las fuentes de
corriente. Estos valores lógicos
controlan 8 fuentes de corriente
regulada, para excitar los LED con
gran uniformidad, sin necesidad de
una resistencia en serie con cada LED, y sin que
esa corriente dependa de VBAT (que puede valer
hasta 17V). El valor de corriente es ajustado
entre 5mA y 120mA con una resistencia de pro-
gramación Rext. Además del modo de operación
normal, el TLC5916 posee un modo “especial”
de operación (al que se ingresa combinando las
líneas LE, OE y CLK) en el cual es posible: 
Detectar si algún LED se encuentra abierto, y
copiar al shift-register el estado de los LED.
Ajustar en forma digital la corriente progra-
mada con Rext en 256 pasos, de 1/12 a 127/128,
para ajustar con precisión de hasta 1% la dis-
persión entre dispositivos en display de muchos
LED.
El Circuito Integrado TLC5920
En casos en que se desea excitar un display
multiplexado, el TLC5920 proporciona 16 fuen-
tes de corriente simultáneas de hasta 30mA y 8
manejadores del punto común, de hasta 480mA.
Con un TLC5920 es posible controlar hasta 128
LED organizados como una matriz de 16 arreglos
de 8 LED con cátodo común. El ingreso del esta-
do SI/NO de cada fuente de corriente es realizado
en forma serial, y luego los 16 bits pueden trans-
ferirse a la vez a otra etapa de registros. Es impor-
tante notar que este dispositivo NO posee memo-
ria interna, sino que el control de multiplexado es
realizado externamente. 
PROYECTOS DE ILUMINACIÓN CON LEDS
31
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Tabla 6
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 31
 
El Circuito Integrado TLC5940
Este integrado permite controlar 16 LED por
dispositivo, con una gran gama de prestaciones
programables de alta performance (la figura 14
muestra un ejemplo simple, donde dos TLC5940
son usados para controlar 32 LED). Sus caracte-
rísticas más destacables son: 
Tiene una EEPROM interna para almacenar
6 bits por cada LED, para compensar las dife-
rentes respuestas de los LED en 64 pasos. 
Puede controlar la relación de trabajo de
cada LED desde un 100% hasta el 0% en 4096
pasos, de modo de poder generar gamas de brillo
(“grayscaling”). 
Programables en forma serie sincrónica a
una frecuencia de hasta desde 30MHz. 
La corriente máxima por LED es de 120mA,
con voltaje de entrada de 3.0V a 5.5V. 
La repetibilidad de comportamiento es de un
2,7% (típico) entre dispositivos, y de 1% entre
distintos canales del mismo dispositivo. 
De más está decir que lo
dado en este manual es sólo
una inrtroducción al tema.
Por razones de espacio no
podemos reproducir todo el
material... hay mucho para
describir y analizar, como
por ejemplo el diodo láser,
diodos de alto brillo, etc. Si
Ud. desea ampliar sus cono-
cimientos, puede descargar
de nuestra web un curso bási-
co de 6 lecciones sobre
“Proyectos de Iluminación
con LEDs”; para ello, debe
dirigirse a www.webelectro-
nica.com.ar, haga click en el
ícono password e ingrese la
clave: proyled. 
Simplemente, con fines ilustrativos, en la
figura 28 se muestra un secuenciador de potencia
microcontrolado con PIC. En nuestra web encon-
trará una gran cantidad de proyectos. 
Bibliografía
Alexander Ventura
http://www.iearobotics.com/personal/ricar-
do/articulos/diodos_led/index.html
Ricardo Gómez González aka EagleMan
http://www.kalipedia.com/geografia-colom-
b i a / t e m a / t e o r i a - b a n d a s . h t m l ? x
=20070822klpingtcn_123.Kes&ap=3
http://www.lamarihuana.com/foros/faq-
f 2 2 / c o n c e p t o s - i l u m i n a c i o n - l e d s - k n n a -
t90701.html
http://www.elkonet.com/iweb/files_registra-
cion/25czoyMjoiZXhjaXRhY2lvbitkZStsZWRzLn
BkZiI7.pdf
ELECTRÓNICA CON ENERGÍAS RENOVABLES
32
EL EMPLEO DE LAS “ENERGÍAS VERDES”
Figura 28
 Cap 2 Club 69 11/4/10 1:51 PM Página 32
 
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Y CELDAS SOLARES
33
CUIDEMOS NUESTRO PLANETA
Eneregía Solar 
Fotovoltáica
Y CELDAS SOLARES
Tal como encontramos en las enciclopedias, la energía solar es la energía obte-
nida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. La radiación
solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produ-
ce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos
o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del
grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde. Si bien,
al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos pueden suponer un residuo con-
taminante difícilmente reciclable al día de hoy. La potencia de la radiación varía
según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la
latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es
superior a los 500 watt por cada metro cuadrado de superficie sobre el nivel del
suelo. A esta potencia se la conoce como irradiancia. Las celdas o células sola-
res son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea direc-
tamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conver-
sión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de las
celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre
un dispositivo