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LED
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A (p)  C ó K (n)
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| Representación simbólica. |
Un diodo LED, acrónimo inglés de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz monocromática cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, éstos últimos reciben la denominación de diodos IRED (Infra-Red Emitting Diode).
El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de cristal que usualmente se emplean en las bombillas. Aunque el plástico puede estar coloreado es sólo por razones estéticas ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente la cubierta tiene una cara plana que indica el cátodo que además es más corto que el ánodo (ver foto).
Al contrario que las lámparas incandescentes que pueden alimentarse con corriente alterna o continua, el diodo LED funciona de forma continua sólo con ésta última ya que únicamente conduce la electricidad cuando se polariza en directa al igual que los diodos pn convencionales, de modo que si se alimenta con corriente alterna el diodo parpadeará al iluminarse tan sólo la mitad del ciclo. Debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obterener una buena intensidad luminosa; el voltaje de operación va desde 1,5 a 2,2 voltios aproximadamente y la gama de intensidades que debe circular por él va de 10 a 20 mA en los diodos de color rojo y de 20 a 40 mA para los otros LEDs. El primer diodo LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.
Tecnología LED
En directa, todos los diodos emiten una cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan, es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía). Indudablemente, la frecuencia de la radiación emitida y por ende su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible, sin embargo con materiales especiales pueden conserguirse longitudes de onda visibles. Los diodos LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.
| Compuesto | Color |
|---|---|
| Arseniuro de galio (GaAs) | Infrarrojo |
| Arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs) | Rojo e infrarrojo |
| Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP) | Rojo, naranja y amarillo |
| Nitruro de galio (GaN) | Verde |
| Fosfuro de galio (GaP) | Verde |
| Seleniuro de zinc (ZnSe) | Azul |
| Nitruro de galio e indio (InGaN) | Azul |
| Carburo de silicio (SiC) | Azul |
| Diamante (C) | Ultravioleta |
| Silicio (Si) | En desarrollo |
Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para longitudes de onda cada vez menores menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los 90, añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que permitió, por combinación de los mismos, la obtención de luz blanca. El diodo de seleniuro de zinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito de la tecnología LED son los diodos ultravioletas, que se han empladao con éxito en la producción de luz blanca al emplearse para iluminar materiales fluorescentes.
Tanto los diodos azules como los ultravioletas son relativamente caros si los comparamos con los más comunes (rojo, verde, amarillo e infrarrojo) siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.
Los LED comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 W para uso continuo; estos diodos tienen obviamente unas matrices semiconductoras de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan además aletas metálicas para disipar el calor (ver convección) generado por efecto Joule. En 2002 se comercializaron diodos para potencias de 5 W, con eficiencias en torno a 60 lm/W, es decir, el equivalente a una bobilla incandescente de 50 W. De continuar esta progresión, en el futuro será posible el empleo de diodos LED en la iluminación.
El comienzo del siglo XXI ha visto aparecer los diodos OLED (diodos LED orgánicos), fabricados con materiales polímeros orgánicos semiconductores. Aunque la eficiencia lograda con estos dispositivos está lejos de la de los diodos inorgánicos, su fabricación promete ser considerablemente más barata que la de aquéllos, siendo además posible depositar gran cantidad de diodos sobre cualquier superficie empleando técnicas de pintado para crear pantallas a color.
Aplicaciones
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso 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 diodos LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tráfico, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
El uso de lámparas LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre las lámpara incasdentes y los tubos fluorescentes, presenta indudables ventajas frente a ambos sistemas de iluminación particularmente su larga vida útil, y su menor fragilidad.
En el ámbito de la neurofisiología clínica se usan diodos LED para proporcionar estímulos luminosos intermitentes a través de unas gafas que se colocan al paciente con el fin de obtener potenciales evocados visuales.
Referencias
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Otras fuentes de información
- Wikipedia - Light-emitting diode, en inglés, consultado por última vez el 20 de febrero de 2005.
Notas
