⚡ Laboratorio Patitas 3D
Un LED que
Un LED que
cambia de color 🌈
Empezamos con un LED rojo, calculamos su resistencia con la ley de Ohm… ¡y terminamos inventando un LED que hace todos los colores!
🎯 Primaria / Secundaria
⏱️ 2–3 clases de 40–50 min
🧮 Ley de Ohm + Colores
💡 La gran idea
Todo LED trae escondidos dos números súper importantes:
⛰️ Vf — la altura que baja
Es la energía que el LED gasta para prender: le resta esa altura al voltaje de la fuente. Cada color tiene la suya: el rojo necesita 1,8 V, el azul 3,0 V.
🍽️ Imáx — su dieta
Es la corriente máxima que aguanta: 20 mA. Si le das más… ¡se quema!
🛝 Piensa en un tobogán: la fuente sube a los electrones (niñas y niños) a 5 V de altura:
esa es su energía. Al pasar por el LED gastan una parte para prenderlo: bajan una altura que depende del
color (su Vf). La pendiente del tobogán es la resistencia: regula a qué velocidad bajan, o sea,
la corriente. Sin resistencia, bajan a toda velocidad… ¡y el LED no aguanta!
🧮 La fórmula: la ley de Ohm
La corriente que le llega al LED se calcula con una fracción:
Por ejemplo, un LED rojo (1,8 V) con una fuente de 5 V y una resistencia de 220 Ω (+ 10 Ω que el LED tiene por dentro):
🔁 De amperes a miliamperes: multiplicá por 1000. Ej: 0,0139 A × 1000 = 13,9 mA.
Como es menos de 20 mA, ¡el LED está a salvo!
🎮 Preparamos el simulador
- Poné la fuente en 5 V y dejala así toda la guía. Así, lo único que cambia es lo que estamos estudiando.
- Abrí la calculadora 🧮 en la pestaña 💡 LED/Pot: elegís el color del LED y te muestra su Vf y su Imáx.
- Para saber cuánta corriente pasa, hacé clic en el corazón 🩷 de la fuente: se abre el monitor de la fuente, y ahí dice “Consumo: ___ mA”, la corriente que está entregando.
Parte A Un LED y la ley de Ohm
1
¿Qué pasa sin resistencia? 🔥
- Conectá un LED rojo directo a la fuente: la pata larga (+) al riel rojo y la corta (−) al riel azul. Sin resistencia.
- Poné Play ▶️: leé el cartel que te muestra Patitas 🧐 y mirá la carita del LED.
Para pensar: ¿por qué se quemó? Mirá el tobogán de la gran idea: ¿quién tenía que
frenar a los electrones? Para cambiarlo, borralo con clic derecho y poné uno nuevo.
2
Calculamos su resistencia 🧮
- En la calculadora (💡 LED/Pot) poné V fuente = 5 y Color = 🔴 Rojo.
- Te da la R teórica y el valor comercial: las resistencias se venden en valores fijos, así que elegimos la que sigue para arriba (así cuidamos al LED).
- Armá el circuito: + → resistencia → LED → −. Poné Play.
- Mirá el Consumo en el corazón 🩷 de la fuente. Escribí la resistencia en la casilla R circuito de la calculadora y compará.
| R teórica (Ω) | R comercial (Ω) | Corriente calculada (mA) | Consumo en el simulador (mA) |
|---|---|---|---|
Para pensar: ¿coincidió tu cuenta con el simulador? ¿Qué pasaría con una
resistencia más chica, por ejemplo 100 Ω? Calculalo antes de probarlo.
3
Mismo circuito, otro color 🔴🟢🔵
Ahora cambiamos una sola cosa: el color. Hacé clic izquierdo sobre el LED y cambia de color (la resistencia sigue siendo de 220 Ω).
- Buscá la Vf de cada color en la calculadora (pestaña 📋 Datos).
- Calculá la corriente con la fórmula y después medila con el corazón 🩷.
- Fijate también en cuánto brilla cada uno.
| Color | Vf (V) | Corriente calculada (mA) | Consumo medido (mA) | ¿Brilla mucho o poco? |
|---|---|---|---|---|
| 🔴 Rojo | 1,8 | |||
| 🟢 Verde | ||||
| 🔵 Azul |
Para pensar: con la misma resistencia, ¿por qué el azul recibe menos corriente
que el rojo? Pista: ¿cuál gasta más energía (baja más altura) para prender? ⛰️
Parte B De tres LEDs a uno solo
4
Tres LEDs a la vez 🚦
- Armá tres circuitos como el de la Actividad 2, uno rojo, uno verde y uno azul, cada uno con su propia resistencia de 220 Ω.
- Poné Play. ¿Se ve un color mezclado?
- Contá cuántas patas usaste en total y fijate adónde va la pata corta (−) de cada LED.
| ¿Cuántas patas en total? | ¿Adónde van las tres patas (−)? | ¿Se mezclan los colores? |
|---|---|---|
Para pensar: si las tres patas (−) van al mismo lugar… ¿no se podrían unir
adentro, en una sola pata? ¿Y si además ponemos los tres LEDs juntitos, en la misma cápsula? 🤔
🎉 ¡Inventamos el LED RGB!
Eso existe y se llama LED RGB (de Red, Green, Blue: rojo, verde y azul en inglés). Son tres LEDs en una sola cápsula, con las patas (−) unidas por dentro:
👟 En Patitas cada pata tiene su zapatito de color: rojo, verde y azul para cada color, y
negro con un − para la pata común (la más larga, que va a GND). Como la pata común es el
cátodo de los tres, se llama RGB de cátodo común. Lo encontrás en la flechita ▼ del botón
del LED → 🌈 LED RGB (cátodo común).
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Armamos el RGB y mezclamos 🎨
- Colocá el LED RGB: el primer clic es la pata roja; a su derecha aparecen la común (−), la verde y la azul.
- La pata común (−) va al riel azul. Cada color va al + con su propia resistencia de 220 Ω.
- Poné Play. Después sacá la resistencia de un color y mirá qué color aparece.
| Colores prendidos | ¿Qué color se ve? |
|---|---|
| 🔴 + 🟢 | |
| 🔴 + 🔵 | |
| 🟢 + 🔵 | |
| 🔴 + 🟢 + 🔵 |
Para pensar: las pantallas de la tele y del celular están hechas de millones de
puntitos rojos, verdes y azules. ¿Cómo harán para mostrar el color naranja?
6
¡El verde nos hizo trampa! 🕵️
- Dejá un solo color conectado por vez y medí su Consumo con el corazón 🩷.
- Compará con lo que midieron en la Actividad 3 con los LEDs comunes.
| Color | LED común, 220 Ω (mA) | Color del RGB, 220 Ω (mA) | ¿Iguales? |
|---|---|---|---|
| 🔴 Rojo | |||
| 🟢 Verde | |||
| 🔵 Azul |
📋 El misterio se resuelve en la hoja de datos. Abrí la pestaña
📋 Datos de la calculadora: el verde del RGB no es el mismo que el del LED verde común.
Es otro tipo de chip y necesita 2,8 V en vez de 2,2 V. Por eso, con la misma
resistencia, recibe menos corriente.
🔎 La regla de oro de la electrónica: antes de calcular, fijate cuál es tu componente y buscá sus datos.
🔎 La regla de oro de la electrónica: antes de calcular, fijate cuál es tu componente y buscá sus datos.
Desafío: en la calculadora elegí 🌈 RGB · Verde. ¿Qué resistencia le pondrías al
verde del RGB para que brille parecido al verde común? Probala en el simulador.
Parte C ¡A jugar con los colores!
7
El Mezclador de colores 🎛️
Ya sabemos que cada color del RGB brilla según su corriente. Ahora vamos a pintar con luz: con tres deslizadores vamos a inventar cualquier color. ¡Es la estrella de Patitas! 🌟
- Usá el RGB de la Actividad 5, con una resistencia de 220 Ω en cada color.
- Poné un pulsador 🔘 en cada color, entre el + y su resistencia. Cada color queda así: + → pulsador → resistencia → pata del color.
- Hacé clic derecho sobre el LED RGB y tocá el botón violeta 🎨 Mezclador. Aparece un panel con tres deslizadores: Rojo, Verde y Azul.
- Poné Play ▶️ y mové los deslizadores. ¡Mirá cómo cambia el color!
💡 ¿Cómo lo hace? Cada deslizador prende y apaga su pulsador mil veces por segundo. Con el
deslizador al 50 %, el color está prendido la mitad del tiempo; al 20 %, solo un ratito. Es tan rápido
que nuestros ojos no ven el parpadeo: ven ese color más suave. La corriente cuando está prendido es siempre la
misma; lo que cambia es cuánto tiempo está prendido. Este truco se llama PWM. ⚡
🔎 Si un deslizador aparece apagado con el aviso “Sin llave”, es que a ese color le falta su pulsador.
¡El Mezclador necesita una llave en cada color para poder prenderla y apagarla!
🍳 Recetas de colores: buscá con los deslizadores cómo lograr cada color y anotá tu receta.
naranja · violeta · celeste · rosa · verde lima
| Color | Rojo (%) | Verde (%) | Azul (%) |
|---|---|---|---|
| 🟠 Naranja | |||
| 🟣 Violeta | |||
| 🩵 Celeste | |||
| 🩷 Rosa | |||
| 💚 Verde lima | |||
| ⭐ Mi color favorito |
Para pensar: poné los tres deslizadores al 100 % y después los tres al 20 %.
¿Qué cambia: el color o el brillo? ¿Y si movés uno solo?
Desafío: las pantallas del celular hacen lo mismo con millones de puntitos. ¿Cuántos colores
distintos podrías armar si cada deslizador tuviera 101 posiciones (de 0 a 100)? 🤯
🚀 Para llevar
- Un LED siempre necesita una resistencia que frene la corriente. 🛝
- corriente = (V fuente − Vf) ÷ R ¡la ley de Ohm! 🧮
- Cada color gasta su propia energía (Vf): con la misma resistencia, cuanto más gasta el LED, menos corriente pasa. ⛰️
- Un LED RGB son tres LEDs en una cápsula con una pata común. 🌈
- Mezclando rojo, verde y azul aparecen otros colores, como en las pantallas. 📺
- Antes de calcular, buscá los datos de tu componente. 📋
- Con el Mezclador cambiamos el brillo sin tocar la resistencia: prendiendo y apagando muy rápido (PWM). 🎛️
〰️ Más adelante: ya sabés pintar con luz… pero ¿qué pasa por dentro? En la guía
«¿Cómo domar el voltaje?» vas a usar el PWM para algo muy útil: bajar el voltaje de una pila sin desperdiciar
energía… ¡y vas a ver con el osciloscopio cómo se prende y se apaga!
🧑🏫 Notas para docentes
- Secuencia: cada actividad cambia una sola variable (con o sin resistencia → valor de R → color → cantidad de LEDs → cápsula), con la fuente fija en 5 V, para no sobrecargar la memoria de trabajo. La Parte A y la Parte B pueden ir en clases distintas.
- Punto de partida: es la guía 4 del recorrido de Narratrónica. Conviene haber pasado antes por Túneles Secretos de Topito (la protoboard) y la Analogía Hidropónica (V, I y R). Quienes ya hicieron Misión: El Banquete pueden hacer las actividades 1 y 2 como repaso rápido; quienes se traben, vuelven a la misión. Después sigue Duración Energética y, más adelante, ¿Cómo domar el voltaje?, que retoma el PWM.
- Actividad 1: Patitas avisa antes (“se quemará instantáneamente”) y deja probar; al quemarse, frena la simulación. Es un error buscado: la pregunta de la actividad 2 nace de ahí.
- Valores del simulador (5 V, 220 Ω, el LED suma 10 Ω internos): rojo 13,9 mA, verde común 12,1 mA, azul 8,7 mA. En el RGB: rojo 13,9, verde 9,6, azul 8,7 mA. R teórica del rojo: 160 Ω → comercial 220 Ω.
- Medir de a un LED: el corazón de la fuente muestra el consumo total; por eso en las actividades 3 y 6 se mide un color por vez.
- Actividad 6 (hoja de datos): en Patitas, rojo y azul del RGB son iguales a los del LED común y el verde es la única diferencia (2,8 V, como en los RGB reales). Es a propósito: una sola diferencia, que es justamente el concepto. Para el desafío: con 150 Ω el verde del RGB recibe ≈ 13,8 mA.
- Actividad 7 (Mezclador): necesita un pulsador o interruptor en serie con cada color; si falta, ese deslizador aparece como “Sin llave”. Cada deslizador es un PWM de 1 kHz sobre esa llave (en 0 % y 100 % la deja fija). El simulador promedia la luz, como el ojo. Los valores del Mezclador no se guardan con el circuito. Desafío: 101 × 101 × 101 = 1 030 301 colores.
- Para investigar: RGB de ánodo común (la pata común va al +; se elige con clic derecho) y potenciómetros para regular cada color.
Hecho con 🩷 para el aula · Simulador Patitas 3D