Los diodos emisores de luz, más conocidos como LED, han revolucionado la forma en la que iluminamos nuestro mundo. Desde pantallas de televisión hasta bombillas de luz en nuestros hogares, estos pequeños dispositivos emisores de luz ofrecen eficiencia energética y durabilidad incomparables. En este artículo, exploraremos la fascinante tecnología detrás de los LEDs y cómo han cambiado nuestra forma de ver la iluminación.
Los LED están en todas partes: en nuestros teléfonos, en nuestros automóviles e incluso en nuestros hogares. Siempre que un dispositivo electrónico se enciende, es muy probable que haya un LED detrás.
Los LED son como pequeñas bombillas. Su bajo consumo de energía, tamaño pequeño, conmutación rápida y larga vida útil los hacen ideales para dispositivos móviles y otras aplicaciones de bajo consumo.
LED significa condujo. Son un tipo especial de diodo que convierte la energía eléctrica en luz. Tienen propiedades eléctricas muy similares a las de un diodo de unión PN normal. Por esta razón, el símbolo de un LED es similar al de un diodo de unión PN normal, excepto que contiene flechas que apuntan en dirección opuesta al diodo, lo que indica que el diodo emite luz.
construcción LED
Los LED están tan extendidos que se presentan en una enorme variedad de formas, tamaños y colores. Los LED que es más probable que utilice son LED de orificio pasante estándar con dos patas. La siguiente figura muestra las partes del mismo.
La estructura de un LED es muy diferente a la de un diodo normal. La unión PN de un LED está rodeada por una carcasa de plástico rígida y transparente hecha de resina epoxi.
La carcasa está diseñada para que los fotones de luz emitidos por el compuesto se enfoquen hacia arriba a través de la parte superior curva del LED, que a su vez actúa como una lente. Por eso la luz emitida parece más brillante en la parte superior del LED.
Como un diodo ordinario, el lado positivo del LED se llama ánodomientras que el lado negativo del LED se conoce como cátodo. El cátodo suele caracterizarse por tener un terminal más corto que el ánodo. Además, el exterior de la carcasa de plástico suele tener un punto plano o una muesca, que también puede indicar el lado del cátodo del LED.
No todos los LED tienen forma hemisférica, algunos son rectangulares y otros cilíndricos, pero en su mayoría están construidos de la misma manera.
LED funciona
Al igual que un diodo normal, el LED sólo funciona en el estado de corriente directa. Cuando el LED se mueve hacia adelante, los electrones libres cruzan la unión PN y se recombinan con los agujeros. A medida que estos electrones caen de un nivel de energía superior a uno inferior, irradian energía en forma de fotones (luz).
Con los diodos comunes, esta energía se irradia en forma de calor, mientras que con un LED la energía se irradia en forma de luz. Este efecto se llama Electroluminiscencia.
colores LED
Los diodos emisores de luz están disponibles en una variedad de colores, siendo los más comunes la luz roja, verde, amarilla, azul, naranja, blanca e infrarroja (invisible).
A diferencia de los diodos comunes, que están hechos de germanio o silicio, los LED están hechos de elementos como galio, arsénico y fósforo. Al mezclar estos elementos en diferentes proporciones, un fabricante puede crear LED que emitan diferentes colores, como se muestra en la siguiente tabla.
| Color | longitud de onda (Nuevo Méjico) |
tensión directa (V) |
material |
| Ultravioleta | <400 | 3.1-4.4 | Nitruro de Aluminio (ALN) Nitruro de galio y aluminio (AIGaN) |
| Violeta | 400-450 | 2.8-4.0 | Nitruro de indio y galio (InGaN) |
| Azul | 450-500 | 2.5-3.7 | Nitruro de indio y galio (InGaN) Carburo de silicio (SiC) |
| Verde | 500-570 | 1.9-4.0 | Fosfuro de galio (GaP) Fosfuro de aluminio y galio (ALGaP) |
| Amarillo | 570-590 | 2.1-2.2 | Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) Fosfuro de galio (GaP) |
| Naranja | 590-610 | 2.0-2.1 | Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) Fosfuro de galio (GaP) |
| Rojo | 610-760 | 1,6-2,0 | Arseniuro de aluminio y galio (AIGAA) Fosfuro de arseniuro de galio (GaAP) Fosfuro de galio (GaP) |
| Infrarrojo | >760 | >1.9 | Arseniuro de galio (GaAs) Arseniuro de aluminio y galio (ALGaAs) |
El color real de un LED está determinado por la longitud de onda de la luz emitida, que a su vez está determinada por el material semiconductor real utilizado para fabricar el diodo.
Por lo tanto, el color de la luz emitida por un LED NO está determinado por el color del cuerpo del LED. Simplemente amplifica la salida de luz y muestra su color cuando no está encendida.
Voltaje y corriente del LED
Para la mayoría de los LED de bajo consumo, la caída de voltaje típica es de 1,2 V a 3,6 V con corrientes entre 10 mA y 30 mA. Por supuesto, la caída de tensión exacta depende del material semiconductor utilizado, el color, la tolerancia y otros factores.
Dado que el LED es básicamente un diodo, las características IV para cada color se pueden mostrar como se muestra a continuación.
A menos que se indique lo contrario, considere una caída nominal de 2 V y una corriente directa de 20 mA.
brillo del LED
El brillo de un LED depende directamente del consumo de energía. Cuanta más energía se utiliza, más brillante es el LED.
Puede controlar el brillo de un LED controlando la cantidad de corriente que fluye a través de él.
La resistencia limitadora de corriente.
Si conecta un LED directamente a una batería o fuente de alimentación, intentará utilizar la mayor cantidad de energía posible y se destruirá casi instantáneamente.
Por lo tanto, es importante limitar la cantidad de corriente que fluye a través del LED. Para ello utilizamos resistencias. La resistencia limita el flujo de electrones en el circuito y evita que el LED intente consumir demasiada corriente.
La resistencia limitadora de corriente se coloca entre el LED y la fuente de voltaje de la siguiente manera:
En el circuito anterior, la resistencia de la izquierda tiene un voltaje de nodo de VS y la de la derecha tiene un voltaje de nodo de VF. El voltaje a través de la resistencia es la diferencia entre los dos voltajes.
Aplicando la ley de Ohm, la resistencia límite actual se calcula de la siguiente manera:
Ejemplo básico
Imagine un LED rojo con una caída de voltaje directo de 1,8 V conectado a una fuente de alimentación de 5 V CC. Calcule el valor de la resistencia limitadora de corriente necesaria para limitar la corriente directa a aproximadamente 10 mA.
Solución:
Usando la fórmula anterior, la resistencia limitadora de corriente es:
Esto sugiere que necesitamos una resistencia de 320 Ω para limitar la corriente a 10 mA. Sin embargo, dado que 320 Ω no es un valor predeterminado preferido, debemos elegir el siguiente valor superior, que es 330 Ω.
Volvamos a calcular la corriente directa para la resistencia limitadora de corriente de 330 Ω:
Obtuvimos un nuevo valor de corriente directa de 9,6 mA, lo cual está bien.
LED multicolores
La mayoría de los LED sólo producen una salida de luz de color. Sin embargo, ahora hay disponibles LED multicolores que pueden producir una gama de colores diferentes en un solo dispositivo. En realidad, se trata de varios LED alojados en una sola carcasa.
LED RGB
A primera vista, los LED RGB (rojo, verde, azul) parecen LED normales, pero en el paquete de LED habitual en realidad hay tres LED, uno rojo, uno verde y, sí, uno azul. Al controlar la intensidad de cada LED individual, puedes mezclar casi cualquier color que desees.
El LED RGB tiene cuatro pines: uno para cada color y un pin común. Para algunos la conexión común es el ánodo, para otros es el cátodo.
LED de dos colores
A diferencia de los LED RGB, los LED bicolores carecen del LED azul en la carcasa del LED. Normalmente sólo hay dos LED, uno rojo y otro verde. Al controlar la intensidad de cada LED individual, solo puedes mezclar rojos y verdes.
El LED bicolor tiene tres pines: uno para cada color y un pin común. Al igual que los LED RGB, para algunos el pin común es el ánodo y para otros es el cátodo.
Diodo emisor de luz (LED)
Los LEDs están en todas partes: en nuestros teléfonos, en nuestros autos e incluso en nuestros hogares. Cada vez que un dispositivo electrónico se enciende, hay una buena posibilidad de que haya un LED detrás.
¿Qué es un LED?
LED significa Light Emitting Diode, por sus siglas en inglés. Son un tipo especial de diodo que convierte la energía eléctrica en luz. Tienen características eléctricas muy similares a las de un diodo de unión PN normal.
Construcción de un LED
Los LEDs vienen en una gran variedad de formas, tamaños y colores. Por lo general, se utilizan LEDs de agujero pasante estándar con dos patas. La construcción de un LED es muy diferente de la de un diodo ordinario, ya que tiene una carcasa de resina epoxi transparente rígida que rodea la unión PN.
Funcionamiento de un LED
Al igual que un diodo normal, el LED solo funciona en condiciones de polarización directa. Cuando se polariza directamente, los electrones libres cruzan la unión PN y se recombinan con huecos, lo que produce la emisión de fotones (luz) en lugar de calor. Este efecto se conoce como Electroluminiscencia.
Colores de los LEDs
Los LEDs están disponibles en una amplia gama de colores, como rojo, verde, amarillo, azul, naranja, blanco e infrarrojo. El color de la luz emitida por un LED se determina por la longitud de onda de la luz, que a su vez depende del material semiconductor utilizado para fabricar el diodo.
Voltaje y corriente de los LEDs
Para la mayoría de los LEDs de baja potencia, la caída de voltaje típica va desde 1.2V a 3.6V para corrientes entre 10mA y 30mA. La luminosidad de un LED depende directamente de la cantidad de corriente que consume.
Resistencia Limitadora de Corriente
Para evitar que un LED se dañe, es importante limitar la cantidad de corriente que pasa a través de él. Por lo tanto, se utilizan resistencias limitadoras de corriente entre el LED y la fuente de voltaje.
LEDs Multicolores
Además de los LEDs que emiten un solo color, también existen LEDs multicolores que pueden producir diferentes colores desde un solo dispositivo. Un ejemplo de esto son los LEDs RGB (Rojo, Verde, Azul), que tienen tres LEDs en un solo paquete para mezclar colores.
Referencias:
- Wikipedia – Diodo emisor de luz
- Data Sheet – LED Indicators
¡Qué interesante! Me encanta aprender sobre la tecnología detrás de los LEDs. ¡Gracias por compartir!