¿Qué es un LED? Nos encontramos con la palabra LED casi todos los días. LED son las siglas de Light Emitting Diode, que puede traducirse como "diodo emisor de luz". El LED es una forma de diodo que se ha desarrollado para producir luz.
La mayoría de las veces verás estas tres letras cuando compres un televisor o un teléfono nuevo. Hoy en día, todos los terminales de pantalla están equipados con retroiluminación LED y las luces LED iluminan nuestros hogares.
El principio de los LED nació ya en 1907. Hemos escrito un artículo sobre el tema: breve historia de los LED
"La electroluminiscencia, principio en el que se basan los LED, fue descubierta por primera vez por Henry Joseph Round en 1907. Pero no fue hasta 1962 cuando el ingeniero Nick Holonyak utilizó la ciencia para crear los LED que producen la luz visible que conocemos..." - Historia de los LED, un breve libro de texto
¿Cómo funciona una luz LED?
El LED funciona como un diodo PN. P=Positivo (+) y N=Negativo (-). Funciona según el mismo principio, es decir, transporta corriente en una sola dirección y no puede circular corriente en la otra dirección. ¿Por qué es necesario? Si los electrones se mueven en una dirección, forman una corriente, que se convierte en la fuente de luz de la reacción.
Para que el LED funcione, necesita recibir alimentación. Es decir, se aplica una tensión a la patilla P. Cuando los huecos del lado P se encuentran con los electrones del lado N en la unión del diodo, se libera energía y estos fotones producen luz.
¿En qué se diferencia un LED de un diodo tradicional?
Ahora más sobre los LED, ¿qué es un LED y en qué se diferencia de un diodo PN? No mucho. En su interior hay un semiconductor aleado. El espectro de emisión (color de la luz) depende del grado de aleación y del material del que esté hecho el semiconductor.
La mayor diferencia, por supuesto, está en el diseño. Así, un LED tradicional tiene una protección semiesférica especial (se aplica a todos los tipos de a led), que lo protege de los golpes y otras influencias mecánicas externas. En la investigación se ha descubierto que es la cara P la que libera la luz, por lo que en los circuitos LED la cara P es lo más superficial posible y lo más fina posible para que la luz sea lo más visible posible.
Por esta razón, el cuerpo de la parte superior del circuito LED suele estar hecho de resina epoxi u otro material transparente que pueda utilizarse para dirigir los fotones en la dirección deseada.
¿Por qué un LED necesita una resistencia frontal?
Para que un LED arda a la tensión adecuada, suele ser necesario instalar una resistencia frontal. La corriente nominal requerida por el LED puede ser de 20 mA a 5 A, dependiendo de la potencia del LED.
La resistencia frontal adecuada se calcula del siguiente modo: tensión - tensión requerida por el LED = resistencia frontal tensión
El valor de la resistencia frontal (OHMI) se obtiene dividiendo la tensión (V) obtenida por la corriente (mA) requerida por el LED.
Por ejemplo, si tienes una tensión de 24 V y quieres instalar un LED COB de tensión umbral de 19 V con un requisito de corriente de 350 mA, realiza el siguiente cálculo:
Tensión residual = 24 V - 19 V = 5 V
Resistencia frontal = 5 V / 350 mA = 5 V / 0,014 A = 357 Ohmios
Se requiere una resistencia frontal de 357 Ohmios
¿Cuáles son las ventajas de la luz LED?
Una de las características más importantes de los LED es su alta eficiencia. Y es que una lámpara incandescente tradicional emite mucho calor durante su uso, mientras que un LED, por el contrario, permanece relativamente frío. Todo ello se debe a que produce la mayor parte de su luz en el espectro visible para el ser humano y no desperdicia energía en longitudes de onda innecesarias. Las lámparas incandescentes tienen una eficiencia de sólo el 5%, mientras que las lámparas LED pueden tener una eficiencia del 90%. Además, los circuitos LED tienen un tamaño mucho menor, por lo que pueden colocarse casi en cualquier sitio.
¿Qué colores pueden producir los LED?
Para ajustar el color y la intensidad de la luz, hay que seleccionar el material semiconductor adecuado. El semiconductor utilizado en la mezcla es crucial, ya que su reacción con los electrodos afecta al color de la luz. Sin embargo, los LED no emiten necesariamente todos los colores, y es posible conseguir un espectro preciso.
Los colores más habituales son el rojo, el amarillo, el verde y el naranja. Esto se debe a que son más fáciles de fabricar y muchas veces más baratos que los LED azules y blancos que aparecieron en los años 90.
La siguiente tabla muestra los materiales semiconductores utilizados para conseguir un determinado color de luz:
| Longitud de onda (NM) | Color | VF A 20MA | Material |
| < 400 | Ultravioleta | 3.1 - 4.4 | Nitruro de aluminio (AlN) |
| Nitruro de aluminio y galio (AlGaN) | |||
| Nitruro de aluminio, galio e indio (AlGaInN) | |||
| 400 - 450 | Morado | 2.8 - 4.0 | Nitruro de indio y galio (InGaN) |
| 450 - 500 | Azul | 2.5 - 3.7 | Nitruro de indio y galio (InGaN) |
| Carburo de silicio (SiC) | |||
| 500 - 570 | Verde | 1.9 - 4.0 | Fosfuro de galio (GaP) |
| Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) | |||
| Fosfuro de aluminio y galio (AlGaP) | |||
| 570 - 590 | Amarillo | 2.1 - 2.2 | Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) |
| Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) | |||
| Fosfuro de galio (GaP) | |||
| 590 - 610 | Naranja | 2.0 - 2.1 | Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) |
| Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaUInP) | |||
| Fosfuro de galio (GaP) | |||
| 610 - 760 | Rojo | 1.6 - 2.0 | Arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) |
| Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) | |||
| Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) | |||
| Fosfuro de galio (GaP) | |||
| > 760 | Infrarrojos | < 1.9 | Arseniuro de galio (GaAs) |
| Arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) |
La tabla muestra que el mismo material semiconductor es adecuado para varios colores diferentes y el fabricante decide qué material utilizar. Los factores decisivos son la disponibilidad y el precio, que varían.
¿Cómo se construyen los LED?
Ahora que sabemos cómo funciona el LED, vamos a hablar un poco más de su funcionamiento por partes. Cada LED consta de las siguientes partes:
- cátodo
- anodi
- circuito semiconductor
- reflector
- difusor
Cada uno de estos componentes es importante para el funcionamiento de la luz LED. Las partes principales del interior del LED son el cátodo y el ánodo. ¿Qué hacen estas piezas en un LED?
Los electrones van del cátodo (-) al ánodo (+) cuando se aplica una tensión al dispositivo. Como resultado, los electrones se encuentran en la unión PN y ocupan allí espacios vacíos (huecos). Como resultado, los electrones pasan a un nuevo nivel de energía y se liberan fotones. Como he dicho antes, los fotones se dirigen hacia arriba mediante un reflector y un difusor (por ejemplo, resina epoxi).
¿En qué se diferencian las distintas tecnologías LED?
Si hablamos de los principales tipos de luces LED, son, por supuesto, las luces LED para iluminación general y las luces LED de señalización, que suelen utilizarse en dispositivos electrónicos.
Los LED también pueden diferenciarse en distintas tecnologías según el proceso de fabricación:
DIP-LED
El primer tipo comercial de LED fue el DIP-LED. Son luces indicadoras bastante sencillas y no muy eficientes. Pero son bastante baratos. Tienen una lente cilíndrica, cuyo tamaño suele ser bastante grande en comparación con el propio circuito LED.
LED SMD
Los LED SMD se inventaron después de los LED DIP. Las luces LED tradicionales se montan en superficie y los SMD aportaron la solución. Son mucho más planos y sólo se utilizan para montaje en superficie. El montaje siempre se hace contra un material térmicamente conductor. SMD es la forma más común de LED utilizada en iluminación (para 2023) y el desarrollo de SMD está lejos de terminar.
LED COB
Ahora, las últimas luces LED incorporan un circuito LED con tecnología COB (Chip On Board). El nombre indica directamente que el LED, o más bien varios LED, están montados directamente en la placa base. Son muy pequeños. Además de sus reducidas dimensiones, tienen la ventaja de que se iluminan muy uniformemente y están bien protegidos contra la oxidación por una capa de fósforo.
Gracias a estas ventajas, se utilizaron, por ejemplo, en la industria automovilística para crear faros. Desde entonces, se han generalizado en los downlights LED y las tiras de luces LED.
LED FILAMENTE
Otra nueva forma de fabricar circuitos LED es el filamento (alambre). Con este circuito LED, la luz puede propagarse en todas direcciones. Su principal ventaja es su aspecto, ya que parece filamento, como en las bombillas incandescentes. Por eso los LED de filamento se ven sobre todo en las bombillas LED que sustituyen a las bombillas incandescentes.
Aquí respondemos a la pregunta frecuente "¿Qué es un LED?"
*1 Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/PnJunction-LED-E.svg/640px-PnJunction-LED-E.svg.png
*2 Fuente: https://www.electronics-notes.com/articles/electronic_components/diode/light-emitting-diode-led-technology-how-does-led-work.php
*3 Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit
Aquí tienes otras cosas que leer en nuestro blog:
También puedes leer aquí las preguntas más frecuentes sobre nuestros productos: https://ledstore.fi/faq
Tecnología LED en las luces LED: por qué las luces LED son la mejor solución para la iluminación del hogar
Lee las afirmaciones en las que hablamos de los peligros de los LED: en qué se basan los peligros de los LED
Lee más preguntas comunes: preguntas frecuentes sobre los LED
También hemos escrito sobre la calidad de la luz (en Rakentaja.fi): ¿qué es la reproducción cromática?
