ILUMINACION CON LEDS

ntroducción

En la actualidad varios científicos y catedráticos de diferentes centros de investigación alrededor del mundo, preocupados por los efectos de los cambios climáticos, se han visto en realizar pruebas y avances tecnológicos en todo lo que concierne a la iluminación, sea esta pública, domiciliaria, decorativa, etc. Como resultados de estas investigaciones tenemos los llamados módulos de iluminación LED potentes y de bajo costo que puedan ser usados en grandes recintos y en vías públicas.

Los sistemas de iluminación por Leds tienen el potencial de reducir el consumo de energía entre un 25 y un 50 por ciento, dependiendo de la aplicación. La tecnología de los Leds conquistó el sector de los displays de aparatos electrónicos a partir de los años setenta, pero ahora estamos al inicio de una nueva revolución, con cada vez más Leds siendo usados en semáforos y en luces de automóviles.

Mientras que las lámparas de vapor de sodio de altapresión, de uso común en el alumbrado público de gran parte de nuestro país, brinda una eficiencia de 85 lumens por vatio, la tecnología LED va camino de superar los 150 lumens por vatio y esta última cifra se está incrementando a medida que se progresa en el desarrollo de semiconductores. Por otra parte, el mercurio utilizado en sistemas más antiguos de alumbrado implica peligros medioambientales.

Al mismo tiempo que se disminuye el consumo de energía y los costos generales de operación, la iluminación por Leds en las calles tiene el potencial, según los investigadores, de reducir la contaminación lumínica hasta el punto de que el resplandor que emana de las grandes ciudades propagándose hasta vastas distancias, será cosa del pasado. Gracias a su mayor longevidad, los Leds de farolas y semáforos necesitarán ser reemplazados con menos frecuencia, lo que potencialmente disminuirá los problemas de tráfico y las facturas de las entidades públicas locales.

La longevidad del módulo de Leds propuesto supera las 50.000 horas si se utiliza para el alumbrado callejero, aproximadamente 4 veces más que la iluminación pública convencional.

¿Que es un LED?

Es un dispositivo electrónico semiconductor (diodo), que emite luz cuando se le aplica una tensión eléctrica. Sus siglas provienen de la frase inglesaLight-Emitting Diode.

El LED al ser semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia.

El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo.

A fines de los años 90, ciertos desarrollos han llevado a la creación de Leds de luz azul y de luz blanca, indispensables para el uso en iluminación general y pública. Últimamente, se han generado avances en la obtención de Leds de muy alta luminosidad, llegando a sobrepasar a las lámparas halógenas en su relación luminosidad-potencia, con un menor consumo de energía y una mayor vida útil.

Funcionamiento del led

El funcionamiento consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía se manifieste en (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando Al polarizar directamente un diodo LED conseguimos que por la unión PN sean inyectados huecos en el material tipo N y electrones en el material tipo P; de manera que los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p, produciéndose por consiguiente, una inyección de portadores minoritarios.

En la fig. 1. se muestra la polarización directa de un diodo y su funcionamiento físico.

Fig. 1. Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directo

Cuando estos portadores se recombinan, se produce la liberación de una cantidad de energía proporcional al salto de banda de energía del material semiconductor. Una parte de esta energía se libera en forma de luz, mientras que la parte restante lo hace en forma de calor. La energía contenida en un fotón de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, su color. Cuanto mayor sea el salto de banda de energía del material semiconductor que forma el LED, más elevada será la frecuencia de la luz emitida.

Partes principales de un led común

Entre los elementos que componen a los leds comunes son

Los terminales se extienden por debajo de la cápsula del LED e indican cómo deben ser conectados al circuito. El lado negativo está indicado de dos formas:

1) por la cara plana del foco

2) por el de menor longitud.

La parte más importante del LED es el chip semiconductor localizado en el centro del foco, como se ve en la fig. 2.

El chip tiene dos regiones separadas por una juntura. La región p está dominada por las cargas positivas, y la n por las negativas. La juntura actúa como una barrera al paso de los electrones entre la región p y la n; sólo cuando se aplica el voltaje suficiente al chip puede pasar la corriente y entonces los electrones pueden cruzar la juntura hacia la región p.

Fig.2. Partes principales de un led común

Tipos de leds

Los primeros usos comerciales de los dispositivos LED comenzaron por los años 60, cuando se empezaron a utilizar los primeros LED de luz roja comoindicadores en equipos electrónicos. Los sucesivos desarrollos tecnológicos fueron permitiendo la aparición de dispositivos LED de colores amarillo, verde y ámbar; pero no fue hasta la aparición de los LED de luz azul que se ampliaron exponencialmente las aplicaciones de la tecnología LED. Dado que los dispositivos LED pueden crearse para emitir un determinado color del espectro de luz, la combinación de varios LED diferentes permite obtener el tipo y calidad de luz requerida.

Podemos distinguir los siguientes tipos de LED: LED de luz blanca fría, de luz blanca cálida, de colores puros (rojo, verde, amarillo, azul), de colores especiales (púrpura, naranja, rosa) y combinaciones llamadas LED

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