jueves, 15 de abril de 2010

Cómo trabajan los LEDs

Por Isaías Ferreira

Los LEDs (Diodos emisores de Luz) difieren de las fuentes de luces tradicionales en la forma en que producen luz. En una lámpara incandescente, un filamento de Tungsteno es calentado por una corriente eléctrica hasta que éste brilla o emite luz. Una lámpara fluorescente, un arco eléctrico excita los átomos de mercurio, los cuales emiten radiaciones ultravioleta (UV). Después de impactar el recubrimiento de fósforo en el interior de los tubos de vidrio, la radiación ultravioleta es convertida y emitida como luz visible.

En contraste, un LED es un diodo semiconductor. Consiste de un “chip” de material semiconductor tratado para crear una estructura llamada una juntura p-n (positivo-negativo). Cuando ésta se conecta a una fuente de energía, la corriente fluye desde el lado-p o ánodo, hacia el lado-n, o cátodo, pero no en la dirección opuesta. Portadores de carga (electrones y hoyos) fluyen hacia la juntura desde los electrodos. Cuando un electrón y un hoyo se juntan, el electrón cae a un nivel de energía más bajo, y libera energía en forma de un fotón (luz).

La longitud de onda específica o el color emitido por el LED depende del material utilizado para hacer el diodo.

Los LED rojos están fabricados con arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs). Los LED azules están hechos de nitruro de galio e indio (InGaN) y los verdes de fosfuro de galio y aluminio (AlGaP). La luz blanca es creada combinando la luz de LEDs rojos, verdes y azules (RGB) o cubriendo un LED azul con una capa de fósforo amarillo. Para más información, ver la sección “Calidad de Color” (Quality Color).

sábado, 3 de abril de 2010

Los LEDs

Vía The Sietch blog, leemos un interesante artículo que trata sobre las ventajas de sustituir la iluminación tradicional de bombillas en las calles por LEDs.

Un LED, es un diodo emisor de luz, esto es, un dispositivo semiconductor que emite luz cuando circula por él corriente eléctrica. Su gran ventaja frente a las tradicionales bombillas de filamento de tungsteno, e incluso frente a las bombillas de bajo consumo, radica en su eficiencia energética:

• Los Diodos LED no poseen un filamento de Tungsteno como las bombillas. Por ello, son más resistentes a los golpes y su duración es mayor ya que no dependen de que el filamente se termine quemando (Cuando las bombillas se funden)

• La eficiencia de los LEDs es mucho mayor. Mientras el rendimiento energético de una bombilla es del 10% (Sólo una décima parte de la energía consumida genera luz), los diodos LED aprovechan hasta el 90%.

• El equivalente a una bombilla se puede construir con aproximadamente una decena de LEDs. Si alguno se rompe es incluso posible sustituirlo. Son baratos y fáciles de fabricar.

Según el artículo, la ciudad de Raleigh, está llevando a cabo un programa piloto para instalar en las calles una iluminación basada en LEDs, que les permitirá ahorrar hasta el 40% de energía.

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, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta.

Lo que sigue es tomado de Wikipedia

Los LEDs se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, 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 diodos LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista.

La iluminación con LEDs presenta indudables ventajas: 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. Asimismo, con LEDs 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). Cabe destacar también que diversas pruebas realizadas por importantes empresas y organismos han concluido que el ahorro energético varía entre un 70% y 80% respecto a la iluminación tradicional que se utiliza hasta ahora.

Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LEDs ofrecen en relación al alumbrado público.

Los LEDs de Luz Blanca son uno de los desarrollos más recientes y se pueden considerar como un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más ventajosos. En la actualidad se dispone de tecnología que consume un 92% menos que las bombillas incandescentes de uso doméstico común y un 30% menos que la mayoría de los sistemas de iluminación fluorescentes; además, estos LEDs pueden durar hasta 20 años y suponer un 200% menos de costes totales de propiedad si se comparan con las bombillas o tubos fluorescentes convencionales. Estas características convierten a los LEDs de Luz Blanca en una alternativa muy prometedora para la iluminación.

También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica. Sin embargo esta aplicación está en desuso ya que actualmente se opta por tecnología laser que focaliza más las señales de luz y permite un mayor alcance de la misma utilizando el mismo cable. Sin embargo en los inicios de la fibra óptica eran usados por su poco escaso coste, ya que suponían una gran ventaja frente al coaxial (aun sin focalizar la emisión de luz).

En corriente continua (CC), 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), emitiendo fotones en el proceso. 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 conseguirse longitudes de onda visibles. Los 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.