Calcular Resistencia de un LED: Fórmula, Tabla y Valores

Calcular la resistencia de un LED es el primer paso para que luzca con el brillo correcto sin quemarlo ni forzar el pin de tu placa. La regla es una sola fórmula: R = (Vfuente − Vled) / I. Restas la tensión directa del LED a la tensión de la fuente, divides lo que sobra entre la corriente que quieres y el resultado es el valor de la resistencia en ohmios. Por ejemplo, si conectas un LED rojo a la salida de 5 V de un Arduino Uno y quieres 20 mA, obtienes (5 − 2) / 0,02 = 150 Ω.

En este artículo verás por qué un LED siempre debe llevar resistencia, las tensiones directas por color, las tablas listas para 5 V (Arduino Uno, Nano, Mega) y 3,3 V (ESP32, Raspberry Pi Pico), los cálculos al conectar varios LED en serie y en paralelo, y los errores más comunes de los principiantes. Si no quieres hacer el cálculo a mano, la herramienta calculadora de resistencia para LED aplica la misma fórmula por ti.

¿Por qué un LED lleva resistencia?

Un LED es un diodo y no se comporta como una bombilla. En una bombilla, el filamento aumenta su resistencia al calentarse, así que limita en parte su propia corriente. En el LED es distinto: por debajo de la tensión directa casi no pasa corriente y, una vez superado ese umbral, la corriente crece de forma exponencial con la tensión. Un LED rojo consume solo unos miliamperios a 1,8 V y llega a 20 mA a unos 2,0 V; si subes la tensión unos cientos de milivoltios más, la corriente supera con mucho lo que el LED soporta.

Además, al calentarse el LED su tensión directa baja un poco, con lo que a la misma tensión consume más corriente y se calienta más. Este círculo vicioso se llama embalamiento térmico. La resistencia en serie lo rompe: cuando sube la corriente, también sube la caída de tensión en la resistencia y la tensión que le queda al LED se limita sola. Si conectas el LED directamente a 5 V sin resistencia, la corriente la determinan solo la resistencia interna de la fuente, de los cables y del pin. El resultado es un LED que se estropea al instante o un pin de Arduino que se daña poco a poco. En el ATmega328P el límite absoluto por pin es de 40 mA y en uso continuo se recomienda no superar los 20 mA por pin.

Fórmula para calcular la resistencia de un LED

La fórmula es la ley de Ohm (R = V / I) adaptada al LED. En un circuito en serie la tensión de la fuente se reparte entre el LED y la resistencia: el LED se queda con su tensión directa (Vf) y el resto cae en la resistencia. Como la corriente que atraviesa la resistencia es la misma que pasa por el LED, el valor de la resistencia es la tensión que cae en ella dividida entre la corriente deseada. Veamos un ejemplo: conectas un LED rojo a la salida de 5 V del Uno; Vfuente = 5 V, Vled = 2,0 V, I = 20 mA = 0,02 A. La tensión en la resistencia es 5 − 2 = 3 V y R = 3 / 0,02 = 150 Ω. Si quieres bajar la corriente a 10 mA, obtienes R = 3 / 0,01 = 300 Ω; como ese valor no está en la serie E12, más habitual, eliges el siguiente por arriba, 330 Ω, y la corriente real será 3 / 330 ≈ 9,1 mA. El error de cálculo más frecuente son las unidades: si escribes 20 mA como 20 en la fórmula, sale un resultado absurdo como 0,15 Ω. Convierte siempre la corriente a amperios, o usa la corriente en miliamperios y lee el resultado en kiloohmios (3 V / 20 mA = 0,15 kΩ = 150 Ω).

Tabla de tensión directa del LED por color

La tensión directa depende del material semiconductor con que está fabricado el LED y, por tanto, del color de la luz que emite. Cuanto más corta es la longitud de onda, es decir, del rojo hacia el azul, más energía tiene el fotón y más sube la tensión directa. Los LED rojos, naranjas, amarillos y los verdes clásicos amarillentos suelen fabricarse con materiales como AlGaInP o GaP y trabajan en torno a 2 V. Los LED azules, verdes brillantes y blancos son de InGaN y superan los 3 V. Un LED blanco es en realidad un LED azul recubierto de fósforo amarillo, por eso su tensión directa es muy parecida a la del azul.

Los valores de la tabla son tensiones directas típicas a unos 20 mA. Incluso dos LED del mismo color pueden diferir en unos cientos de milivoltios según el fabricante y el lote de producción; además, la tensión directa cambia un poco con la corriente. Si tienes la hoja de datos del LED, usa el valor de Vf que aparece en ella; si no, usa el valor típico de la tabla. Puedes medir la tensión directa de un LED desconocido con la función de diodos del multímetro; como mide con una corriente muy baja, mostrará un valor algo inferior. Para consultar rápidamente los valores por color también te sirve la herramienta tensiones de LED. Si en el cálculo tomas una Vf menor que la real, obtendrás una resistencia mayor y te mantendrás del lado seguro.

Valores listos para 5 V (Arduino Uno, Nano, Mega)

Los valores estándar de la tabla son el resultado del cálculo redondeado al siguiente valor de la serie E12; entre paréntesis aparece la corriente real que resulta con esa resistencia. En la práctica, la mayoría usa 220 Ω o 330 Ω para todos los colores, y es una buena elección. A 5 V, con 220 Ω un LED rojo consume unos 13,6 mA y uno azul unos 8,6 mA; con 330 Ω bajan a 9,1 mA y 5,8 mA. Como los LED eficientes de hoy brillan lo suficiente incluso con 5–10 mA, subir a 20 mA suele ser innecesario: el LED trabaja más frío, dura más y el presupuesto de corriente de tu placa respira. Esto es especialmente importante en proyectos con muchos LED, porque la corriente total por los pines VCC y GND del ATmega328P está limitada a 200 mA.

Valores listos para 3,3 V (ESP32, Raspberry Pi Pico)

Los pines del ESP32 y de la Raspberry Pi Pico entregan 3,3 V, así que cae menos tensión en la resistencia y el cálculo cambia. Los límites de corriente de ambas placas también son distintos. En el ESP32 es seguro usar hasta unos 20 mA por pin, pero si alimentas varios LED a la vez, un objetivo de 10 mA es un buen término medio entre brillo y seguridad. En el RP2040 de la Raspberry Pi Pico la capacidad de corriente del pin está configurada por defecto en 4 mA (se pueden elegir 2, 4, 8 y 12 mA) y la corriente total de todos los GPIO está limitada a unos 50 mA. Por eso en la Pico lo más correcto es apuntar a 3–5 mA por LED; con 330 Ω un LED rojo ya brilla lo bastante para verse con comodidad.

Varios LED: conexión en serie y en paralelo

Cuando conectas LED en serie, por todos pasa la misma corriente y sus tensiones directas se suman. La fórmula se amplía así: R = (Vfuente − n × Vled) / I, donde n es el número de LED en serie. Por ejemplo, si con un adaptador de 12 V conectas tres LED blancos en serie y quieres 20 mA, quedan 12 − 3 × 3,2 = 2,4 V y R = 2,4 / 0,02 = 120 Ω. La ventaja de la conexión en serie es que una sola resistencia limita toda la cadena y la mayor parte de la energía se aprovecha en los LED y no en la resistencia. Ten cuidado de que la suma de las tensiones directas no se acerque demasiado a la de la fuente. A 5 V, dos LED rojos (2 × 2,0 = 4 V) trabajan al límite; con 56 Ω circulan unos 18 mA, pero las pequeñas diferencias entre LED cambian notablemente la corriente. Dos LED azules (6,2 V) a 5 V no se encienden en absoluto. Diseñar para que queden al menos 1–2 V en la resistencia hace el circuito estable. Para calcular combinaciones de resistencias, consulta el artículo de cálculo de resistencias en serie y en paralelo.

En la conexión en paralelo, cada LED ve toda la tensión de la fuente y las corrientes se suman. La regla de oro es esta: pon a cada LED su propia resistencia. Si conectas varios LED en paralelo con una sola resistencia, el LED con la tensión directa algo más baja se lleva la mayor parte de la corriente, se calienta, su tensión directa baja aún más y acaba estropeándose; entonces toda la carga recae sobre el siguiente LED. Conectar colores distintos en paralelo con una sola resistencia es todavía peor: como el LED rojo conduce a unos 2,0 V, el azul ni siquiera llega a los 3,1 V y nunca se enciende. Con resistencias separadas, la corriente de cada LED se calcula de forma independiente; a 5 V, cuatro LED rojos con 220 Ω consumen en total unos 4 × 13,6 ≈ 54 mA. Es demasiado para un solo pin de Arduino; debes alimentar los LED desde la línea de 5 V y conmutarlos desde el pin con un transistor NPN o un MOSFET.

Potencia de la resistencia: ¿de cuántos vatios la elijo?

La resistencia convierte en calor la tensión que cae en ella. La potencia que disipa se calcula con P = (Vfuente − Vled) × I o, de forma equivalente, P = I² × R. Para un LED rojo con 150 Ω y 20 mA a 5 V, P = 3 × 0,02 = 0,06 W; una resistencia estándar de 1/4 W (0,25 W) lo soporta sin problema. Si alimentas un solo LED rojo a 12 V, la situación cambia: en la resistencia caen 10 V, R = 10 / 0,02 = 500 Ω y eliges 560 Ω. La corriente es de unos 17,9 mA y la potencia de unos 0,18 W. Como este valor se acerca al límite de 1/4 W, la resistencia se calienta de forma notable; es mejor elegir una de 1/2 W o conectar los LED en serie para reducir la tensión que se desperdicia. Como regla general, haz trabajar la resistencia como máximo a la mitad de su potencia nominal. Para más detalles, consulta el artículo de cálculo de potencia eléctrica y la calculadora de la ley de Ohm.

Paso a paso: conectar un LED a Arduino con resistencia

1. Determina el color del LED y busca su tensión directa en la tabla; para el rojo, 2,0 V.
2. Elige la tensión de la fuente y la corriente objetivo; para un Arduino Uno, 5 V y 10–15 mA son un buen punto de partida.
3. Calcula la resistencia con la fórmula y redondea al siguiente valor estándar; para un LED rojo a 5 V, 220 Ω (rojo, rojo, marrón) es adecuado. Puedes comprobar el código de colores en el artículo de código de colores de resistencias.
4. Conecta la pata larga del LED (ánodo) a un extremo de la resistencia y el otro extremo de la resistencia al pin 9 del Arduino.
5. Conecta la pata corta del LED (cátodo, el lado del borde plano del encapsulado) a GND. La resistencia puede ir en el lado del ánodo o del cátodo; mientras esté en serie, el resultado es el mismo.
6. Sube el siguiente código; si quieres, mide la corriente real conectando el multímetro en serie con el circuito en el rango de corriente.

1const int LED_PIN = 9;   // 220 Ω direnç üzerinden LED / LED through a 220 Ω resistor
2
3void setup() {
4  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);       // pini çıkış yap / set pin as output
5}
6
7void loop() {
8  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);    // tam parlaklık / full brightness
9  delay(1000);
10  analogWrite(LED_PIN, 64);       // yaklaşık %25 PWM ile kısık / dimmed with about 25% PWM
11  delay(1000);
12  digitalWrite(LED_PIN, LOW);     // söndür / turn off
13  delay(1000);
14}

El código enciende primero el LED a pleno brillo, luego lo atenúa con analogWrite a un ciclo de trabajo de aproximadamente el 25 % y por último lo apaga. El pin 9 es uno de los pines del Uno que admiten PWM (3, 5, 6, 9, 10 y 11). Un detalle importante: el PWM no cambia el cálculo de la resistencia. En PWM el pin se enciende y se apaga muy rápido y, en cada instante en que está encendido, por el LED pasa la corriente de pico que permite la resistencia (en este ejemplo, unos 13,6 mA); lo que reduce el brillo es la disminución de la corriente media. Por eso la resistencia siempre se calcula para el estado de encendido total. Los detalles del PWM están en el artículo qué es el PWM.

LED en ESP32 y Raspberry Pi Pico

En el ESP32 funcionan la misma conexión y el mismo código de Arduino; las versiones actuales del core de Arduino para ESP32 también admiten la función analogWrite. Basta con cambiar el número de pin, por ejemplo a GPIO 18, y elegir la resistencia según la tabla de 3,3 V; para un LED rojo, 150–220 Ω es adecuado. En la Raspberry Pi Pico, con MicroPython puedes encender y apagar el LED suavemente mediante PWM. En el siguiente ejemplo, el LED está conectado al pin GP15 con una resistencia de 330 Ω, de modo que la corriente se mantiene dentro de la capacidad por defecto de 4 mA.

1from machine import Pin, PWM
2import time
3
4led = PWM(Pin(15))          # GP15 -> 330 ohm -> LED -> GND / GP15 -> 330 ohm -> LED -> GND
5led.freq(1000)              # 1 kHz PWM frekansı / 1 kHz PWM frequency
6
7while True:
8    for duty in range(0, 65536, 1024):      # yavaşça aydınlat / fade in
9        led.duty_u16(duty)
10        time.sleep_ms(10)
11    for duty in range(65535, -1, -1024):    # yavaşça söndür / fade out
12        led.duty_u16(duty)
13        time.sleep_ms(10)

Ideas de proyectos con el cálculo de resistencia de LED

• Semáforo: conecta los LED rojo, amarillo y verde con resistencias independientes; como las tensiones directas de estos colores son parecidas, 220 Ω sirve para los tres. Los detalles están en el artículo del semáforo con Arduino.
• Efecto coche fantástico: conecta seis u ocho LED, cada uno con su resistencia, a pines distintos y enciéndelos en secuencia; consulta coche fantástico y LED secuencial.
• Mezcla de colores con LED RGB: ajusta el equilibrio de color eligiendo una resistencia algo mayor para el canal rojo y menores para el azul y el verde; échale un vistazo al artículo uso del LED RGB.
• Luz nocturna: enciende LED blancos cuando oscurece con una LDR; a 5 V, 100–150 Ω bastan para un LED blanco.
• Display de 7 segmentos: como cada segmento es un LED independiente, cada segmento necesita su propia resistencia; consulta el display de 7 segmentos.
• Muchos LED: si no te alcanzan los pines, usa un registro de desplazamiento 74HC595; pon igualmente una resistencia en cada salida y no superes el límite de corriente total del integrado.

Errores comunes y cómo solucionarlos

Calcular la resistencia de un LED es cuestión de segundos cuando entiendes la lógica: busca el color, resta la tensión directa a la de la fuente, divide entre la corriente que quieres y redondea al siguiente valor estándar. Te basta con recordar: 220–330 Ω a 5 V, 330 Ω en la Pico, una resistencia pequeña pero imprescindible para LED azules y blancos a 3,3 V, y una resistencia por LED en las conexiones en paralelo. En la app de BlueGrays puedes probar paso a paso proyectos como encender un LED, el semáforo, el LED secuencial y el coche fantástico, en versiones para Arduino, ESP32 y Pico, con esquemas y código con los valores de resistencia correctos.