¿Por qué se ilumina un LED cuando lo toco?


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Tengo algunos componentes LED súper brillantes que estoy usando en un proyecto de placa de pruebas. Para mi sorpresa, descubrí que si conecto a tierra una pierna del LED y toco la otra pierna (sin conectar) con el dedo, se ilumina muy tenuemente. La polaridad no importa. ¿Por qué sucede eso? No conozco ninguna fuente de energía eléctrica en este "circuito".


Modifiqué mi respuesta de una manera bastante sustancial. Avísame si necesitas alguna aclaración.
Kit Scuzz

Tierra una pierna? ¿A una conexión a tierra real? Su "conexión a tierra" podría ser solo una terminal común de fuente de alimentación, y flotando a muchas decenas de voltios AC wrt tierra real. Pruébelo con un DVM configurado a voltios AC, que mide entre una conexión a tierra y la "conexión a tierra" de su LED. (La tierra verdadera o "tierra verde" aparece en los tornillos metálicos de los tomacorrientes de CA, o en las tuberías de metal, etc.) Los suministros de CC típicos tendrán aproximadamente 60 VCA en cualquiera de los terminales de tierra, causados ​​por la capacitancia entre el pri del transformador de potencia. vs. seg. Es un divisor de voltaje capacitivo 1: 2 conectado a través de la línea de CA y neutro, con una salida de pocos uA
wbeaty

Respuestas:


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EDITAR:

Se ha señalado en los comentarios que he formulado esto de manera bastante engañosa, permítanme intentarlo con la siguiente advertencia: aunque estoy seguro de que tengo el siguiente conjunto de interacciones correctas, pero no estoy seguro de qué es exactamente La terminología debe ser.

Como persona, eres en gran medida un sumidero de ondas de radio. Además de la gran cantidad de fuentes de electrones que he señalado a continuación, también rectifica continuamente las ondas de radio en corrientes / remolinos de CA extremadamente pequeños. En efecto: eres una antena grande, realmente ineficaz.

Entonces, después de que los electrones en la superficie de su piel que se han acumulado se drenan como CC, la diferencia entre usted y la tierra fluctuará con el tiempo con las ondas de radio que rectifique. En los Estados Unidos, esto está dominado en gran medida por 60 Hz, la frecuencia de la corriente alterna que se ejecuta en todos sus enchufes.


Respuesta original:

Los LED "superbrillantes" u otros LED de alta eficiencia están diseñados para convertir una cantidad muy pequeña de electricidad en luz. Dado que el cuerpo humano actúa como un gran condensador, y usted existe en un entorno inundado de ondas de radio (inofensivas) y electrones dando un salto loco por el aire, o siendo arrancado de su ropa o alfombras borrosas: tiende a acumularse un poco ¡de cargo!

En la mayoría de los entornos, esto se desangra a través del contacto con sustancias menos cargadas y, a veces, simplemente a través de las moléculas menos cargadas en el aire (especialmente la humedad en forma de humedad).

Si le da a esa carga una ruta diferente a la tierra, como a través de una pata LED, la purgará un poco más rápido y colocará una pequeña cantidad de electricidad a través de la pata. ¡Esto es suficiente para que ese elemento de extremadamente alta eficiencia brille muy tenuemente!

Ahora, en cuanto a por qué funciona en cualquiera de las dos partes: hay un umbral de voltaje que debe pasar a través de un diodo para obtener electricidad (el silicio generalmente es de aproximadamente 0.7 V a temperatura ambiente, el arseniuro de galio es de alrededor de 0.3 V, etc.) y el La electricidad que se acumula en su piel es AC. Lo que termina sucediendo es que el LED está recibiendo una pequeña corriente de CA alrededor de este umbral, y la parte del diodo del diodo emisor de luz significa que la corriente solo fluye en la dirección "correcta". Por lo tanto, la luz!

Espero que ayude.


"la electricidad que se acumula en la CA de su piel" - esto está mal (o al menos es muy confuso) parece estar describiendo una acumulación de carga estática - eso no es CA.
RedGrittyBrick

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Esta respuesta no tiene sentido. La CA no puede "acumularse en la piel" y es totalmente diferente a una carga eléctrica estática que, por su naturaleza, es CC. Es muy probable que el alto voltaje estático solo haga un agujero a través de una unión PN sensible (de ahí las precauciones antiestáticas con dispositivos electrónicos). La causa más probable (en mi humilde opinión) es la simple captación del campo de alimentación de la red (también conocido como zumbido) que está siendo rectificado por la unión PN del LED. Por cierto, el material utilizado en los dispositivos electrónicos es de silicio no 'silicona', que es un polímero basado en silicio elástico utilizado para huecos de sellado en baños etc.
JIm Dearden

@JImDearden Agregué una nota aclaratoria en la parte superior. Tienes razón en que combiné dos ideas que no son terriblemente similares, y lo hice de una manera bastante engañosa. Déjame saber si todavía piensas que esto está mal.
Kit Scuzz

@RedGrittyBrick El mismo comentario que apunté a JimDearden, avíseme si todavía no está de acuerdo
Kit Scuzz

@ Kit: le agradezco que haya hecho el esfuerzo de revisar su respuesta, pero aún lo encuentro confuso. He destilado sus puntos y los de Jim D en una respuesta de "Wiki de la comunidad" (CW porque no quiero robar puntos de representante, solo para llegar a una respuesta que al menos me parece más clara).
RedGrittyBrick

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No conozco ninguna fuente de energía eléctrica en este "circuito".

Considere un receptor de radio de cristal , de manera similar, no hay una fuente obvia de energía, ni baterías, ni una fuente de alimentación de CA conectada a la red. Sin embargo, genera ondas de sonido a través de un auricular. En este caso, se utiliza energía para alimentar el circuito y crear ondas de presión en el aire. Toda esa energía proviene de la antena.

En realidad, no se necesita mucha energía para iluminar un LED muy tenuemente. Solía ​​tener una antorcha LED de aluminio de 2 AA en mi automóvil. No tiene mucho uso. Un día noté que no estaba funcionando muy bien. Entonces noté que brillaba tenuemente cuando se apagó . Abrí la antorcha para encontrar que las baterías AA se habían derramado y que el electrolito filtrado había puenteado el interruptor en la tapa del extremo. Obviamente, la antorcha estaba arruinada y sospecho que las baterías no estaban gastando mucho voltaje. Para mí, esto demostró que un LED nominal de 2 v se puede iluminar muy tenuemente con una cantidad muy pequeña de energía. Ahora desearía haber hecho mediciones.

si conecto a tierra una pierna del LED y toco la otra pierna (sin conectar) con el dedo, se ilumina muy tenuemente

Lo más probable es que su cuerpo esté actuando como una antena y esté captando una fuerte fuente local de radiación electromagnética, muy probablemente " zumbido de red " de sus electrodomésticos y cables cercanos.

El zumbido de la red es una molestia importante para los desarrolladores de aplicaciones de audio y muchas personas habrán experimentado la inyección del zumbido de la red en un circuito cuando se tocan partes del dispositivo.

La polaridad no importa.

Esto nos dice que la señal que se inyecta es esencialmente AC y DC.

El zumbido de la red es AC

Cualquier tipo de carga estática es CC, ya sea una acumulación de electrones de superficie o de portadores de carga positiva, no se alterna (no sería descrita como estática si fuera así). Estos soportes de superficie se producen típicamente mediante un proceso mecánico que implica fricción. En general, no hay un suministro continuo de carga si ha dejado de frotar la fuente de estática (gato, alfombra, etc.).

Como señaló Jim, un LED es un diodo y un diodo rectificará en media onda cualquier señal de CA. Producirá luz durante la mitad del ciclo de CA. No importa en qué dirección se encuentre. Su orientación solo afecta si produjo luz durante la parte negativa del ciclo o durante la parte positiva del ciclo.


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ADVERTENCIA: ¡posible peligro de electrocución! Antigua pregunta, pero ese efecto de iluminación LED es sospechoso. Siempre que vea este efecto, tal vez verifique el peligro.

Si una fuente de alimentación de CC tiene fallas graves, puede existir un voltaje de CA peligroso en uno o ambos terminales de salida de CC. Esto encenderá fácilmente un LED conectado entre la fuente de alimentación y su cuerpo (donde su cuerpo proporciona un par de cientos de picofaradios de capacitancia a un conducto de metal con conexión a tierra cercano, metal en pisos, etc.)

Para probar un peligro, use su equipo DVM para medir el voltaje de línea de CA. Con mucha precaución, conéctelo entre la conexión "a tierra" de su suministro y una verdadera conexión a "tierra" o "tierra verde". Una conexión real a tierra está disponible en el tornillo de metal en cualquier toma de corriente alterna, también en conductos metálicos expuestos en garajes o sótanos.

Si encuentra 120 VCA (o 220 VCA Reino Unido) entre la tierra y su " conexión a tierra", la fuente de CC probablemente esté conectada internamente al voltaje de línea de CA completo . Su "terreno" está realmente vivo y presenta un peligro de electrocución.

Por otro lado, si encuentra un voltaje mucho más bajo que 120VCA, entonces probablemente no sea peligroso.

Muchas fuentes de alimentación de CC tienen terminales de salida flotantes en lo que respecta a la CA. Pero no están realmente flotando, porque el secundario de bajo voltaje de su transformador generalmente tiene algún acoplamiento capacitivo con el devanado primario de 120 VCA. Un voltaje "flotante" típico en el secundario del transformador será de alrededor de 40-70 VCA, donde el transformador actúa como un divisor de voltaje capacitivo, con algunos picofaradios de capacitancia que "conectan" toda la bobina secundaria entre la línea de CA neutral y la línea de CA. Con una capacitancia tan pequeña en serie con la señal de ~ 60 VCA, como máximo solo puede proporcionar algunos microamperios, con respecto a una conexión a tierra. (Esto es más que suficiente para manejar una entrada de voltímetro DVM para detectar el voltaje grande. Pero demasiado bajo para ser peligroso, o incluso detectable por contacto humano. Sin choques).

Además: si la capacitancia entre el primario y el secundario de un transformador de suministro de CC es bastante grande (muchos cientos de pF,) y luego conecta un LED entre una tierra verde y uno de sus terminales de suministro de CC, el LED puede iluminarse débilmente . Esto sucede porque el LED parpadea en el ciclo de avance, luego experimenta una falla en el ciclo de retroceso, por lo que puede conducir algo de CA a través de ese condensador no deseado entre devanados. (Un LED ideal solo parpadearía una vez cuando se conecta por primera vez, ya que carga la capacitancia en serie, lo que bloquearía cualquier señal de CC adicional. Los LED reales se descompondrán si se exponen a decenas de voltios en la dirección inversa).

Otras cosas: mida sus voltios de cuerpo de CC y CA con tierra. En casas anteriores a la década de 1940 sin conductos metálicos o incluso cables a tierra en las paredes, los 60Hz que aparecen en humanos pueden ser de muchos voltios. Además, vivía a una milla de una torre de radio AM, y causó todo tipo de cosas como esta. Las torres de celdas podrían hacer lo mismo (¿verifica el voltaje de RF de su cuerpo con un telescopio?) Ahora, si solo ve CC pura en su cuerpo, y el LED no se iluminará si se conecta en reversa, ¡eso es imposible! Su cuerpo debe estar bombeando iones al aire, por valor de cientos de microamperios.

Y finalmente ... todo esto es por qué utilizamos costosos transformadores de potencia "protegidos electrostáticamente" en instrumentos y equipos de audio. Estos proporcionan una lámina metálica interna entre los devanados, y la lámina puede conectarse a tierra (a tierra real). No queremos que se inyecte una señal de línea de 60Hz a través de los devanados secundarios del transformador, incluso si solo son microamperios que pasan por algunos picofaradios de capacitancia.


Ese es un buen punto, gracias. Soy el póster original y mi fuente de alimentación mide solo 0,8 V CA entre la tierra y la tierra de suministro, pero definitivamente puedo ver cómo una fuente de alimentación defectuosa podría producir el efecto que estaba viendo.
Eric Lee

@EricLee Heh, luego mide tu cuerpo con la tierra. (También verifique si hay RF con un alcance. ¿Está su ubicación cerca de una torre de AM o antena de celda?) Incluso los viejos 60Hz pueden ser bastante grandes en cuerpos humanos, en casas anteriores a la década de 1940 sin ningún conducto de metal o incluso cables de tierra. los muros. Además, para una máxima toma de CA, conecte dos LED en paralelo apuntando en sentido opuesto. De esa manera puede LEDs de luz, incluso con un condensador en serie (se descarga la tapa, no sólo se cobra De hecho parpadean alternativamente..)
wbeaty

Es un espectáculo común para los operadores de radio que trabajan cerca de sus antenas de estación de radio de alta potencia para mostrar levantando un tubo fluorescente en el aire mientras sostienen un terminal en la mano. El tubo se iluminaría. Se necesita mucha más energía para encender un tubo fluorescente que un LED.
Edgar Brown

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Los campos E radiados y las corrientes de filtro de línea conducida en líneas eléctricas y SMPS tienen una forma de irradiar voltajes de campo cercano. Estas ondas de baja frecuencia y alta impedancia son perfectamente seguras. Para las radios AM y FM, incluso puede obtener una mejor señal si la antena es deficiente.

Las líneas eléctricas cercanas son niveles perfectamente seguros de radiación de baja frecuencia y con un cable de antena largo alrededor de la habitación y su cuerpo como condensador, se pueden medir al menos 50Vpp en una sonda de 10M sin tocar el clip de tierra o la caja. Eso cae un poco en una sonda de 1M que indica el acoplamiento de alta impedancia parásita de aire a la corriente de su cuerpo dieléctrico y puede dar como resultado el rango de microamperios x a xx. Puede sentir algo a 100uA si se encuentra en una parte sensible de su rodilla o muñeca.

La corriente THAT xx uA es suficiente para iluminar LED pequeños con alta eficacia y brillo.

Debido a las fuentes de alimentación flotantes y los cables largos al enchufe de alimentación, la capacidad de acoplamiento de estas pequeñas corrientes de fuga aumenta. (Las pruebas de seguridad permiten 250uA) La conexión a tierra de su 0Vdc suprime este efecto.


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El cuerpo humano es un condensador gigante. Así es como funciona cap sense, es por eso que puedes construir una carga estática y eliminar a las personas. Usted es la fuente de energía eléctrica, debido a la capacitancia de su cuerpo y la diferencia en los potenciales de voltaje entre su cuerpo y la tierra que utilizó.

La misma razón por la que dos circuitos eléctricos que desean comunicarse entre sí generalmente necesitan tener sus tierras conectadas, porque de lo contrario existe un potencial de voltaje diferente entre ellos.


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¿Podría explicar cómo una carga estática típica de 3kV-30kV ilumina notablemente un LED de 2V cuando "la polaridad no importa"
RedGrittyBrick

También es una resistencia
Voltaje pico

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Vaya a este enlace y verá por qué un conjunto de cristal puede encender fácilmente un LED en las condiciones adecuadas:

http://theradioboard.com/rb/viewtopic.php?f=2&t=6464

El LED de elección para mí era originalmente un LED rojo también, pero son difíciles de ver durante el día. Luego utilicé el led azul 'agua clara', que se ilumina de forma muy brillante en función de algún componente de CC de la señal rectificada y también de una onda portadora residual. La carga es capacitiva, ya que los auriculares de cristal son esencialmente un elemento piezoeléctrico (2 placas separadas por un aislante, el material de cristal piezoeléctrico).

Personalmente, no estoy satisfecho de que un zumbido de 50 o 60 ciclos afecte a un LED. Mi voltaje más alto obtenido recientemente de la salida del conjunto de cristal fue de 3,2 voltios CC. Se puede hacer...


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Los electrones siempre están fluyendo y bailando sobre si hay un circuito o no lo que estás viendo aquí es que excitan el componente dentro del LED a medida que van a tierra, todo lo que eres es una tierra, es así de simple


Esto no tiene sentido.
Transistor

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La vida es eléctrica por naturaleza. Los impulsos nerviosos son eléctricos. Cuando ocurre la muerte, la actividad eléctrica cesa. Parece lógico que una pequeña cantidad de electricidad fluya hacia el circuito.


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Lea las otras respuestas para comprender por qué se enciende el LED. " ... una pequeña cantidad de electricidad está fluyendo hacia el circuito " no es correcto.
Transistor
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