Cómo funciona: Diodo LED

Hoy estrenamos sección: "Cómo funciona", en la que intentaremos enseñaros de forma sencilla como funcionan algunas cosas que están ahi pero que muchas veces pueden pasar desapercibidas.

Un diodo es un dispositivo elecrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido. Debido a a la singularidad de este dispositivo le podemos dar muchas aplicaciones dependiendo del tipo. Puede ser diodos rectificadores, de tratamiento de señal (RF), Zéner, de capacidad variable, foto diodos y los que vamos a utilizar hoy, los LEDS.






(Símbolo LED)

Las siglas LED significan "light emmiting diode" (diodo emisor de luz), trabaja exactamente igual que un diodo normal, dejando pasar la corriente eléctrica por un solo sentido e iluminándose gracias a esta. Este dispositivo está constituido por un encapsulamiento que generalemente suele ser en forma de habichuela, aunque también existen con forma rectangular.



Dentro del encapsulamiento encontramos un chip que es el encargado de gestionar dos áreas internas denominadas "P" y "N". De cada una de estas dos áreas obtenemos un "borne" o más comunmente llamado "patilla". El borne más largo es el positivo y el más corto el negativo.





Cuando aplicamos una tensión (Voltaje) entre los 1.5v y los 4.5v (voltios) y con una corriente (Intensidad) de entre 15 y 45mA (miliamperios) las cargas eléctricas pasan de la zona con mayor concentración de electrones (polo negativo o cátodo) a la zona con menor concentración (polo positivo o ánodo). Para que la corriente fluya debe existir una diferencia de potencial, como el electrón tiene una carga eléctrica negativa, es lanzado a desde el área más electronegativa y captado por la más electropositiva. Es en este desplazamiento desde la zona con más electrones a la zona con menos cuando la energía de estos (Energia potencial eléctrica) se transforma en otro tipo de energía (electromagnética o fotones) con una longitud de onda (color de la luz que emite) determinado por el material del que esté compuesto el diodo.

Tabla de materiales, colores y longitudes de onda de LEDS (wikipedia)





Ahora que conocemos un poco más como funciona un diodo emisor de luz vamos a hablar de cuales son los puntos favorables y los desfavorables que tienen.




Son muchísimas más las ventajas que tienen que las desventajas:

Tienen una vida útil de alrededor de 50.000 horas (más de 5 años funcionando ininterrumpidamente), por lo tanto el coste de mantenimiento es irrisorio.

Su eficiencia es enorme puesto que su consumo es muy bajo: un LED de alta luminosidad consume alrededor de 13w (watios) de potencia y obtenemos de ella una energía luminosa de alrededor de 7 lumens. En el caso de un LED normal, el cosumo suele de ser de 7w y unos 4 lumens de luminosidad. Consecuencia de esta gran eficiencia y gracias a operar con potencias tan bajas, el calentamiento que sufren es ínfimo por que casi el 99% de la potencia se convierte en energía luminosa.

Al contrario que las lámparas incandescentes (bombillas), halógenas u los tubos fluorescentes, los LEDS no necesitan alcanzar una temperatura óptima para funcionar ya que el encendido es instantáneo. (Las bombillas necesitan cierto tiempo para poner al rojo vivo el filamento interno (hechos de tungsteno y recubiertos de magnesio para que iluminación sea más blanca) al igual que los focos halógenos, y, los tubos fluorescentes que necesitan calentar el gas que llevan en el interior (argón o neón) para que se produzca el efecto luminoso.

Al operar con potencias tan reducidas es muy fácil regular su intensidad luminosa mediante resistencias variables o potenciómetros sencillos.

Al carecer de partes móviles como puede ser el filamento de una lámpara incandescente, el LED no produce vibraciones por lo que su "luz" es constante.

Al poder operar con una gran diversidad de logintudes de onda distintas tenemos cubierto gran parte del espectro electromagnético (luz visible) así pues podemos encontrar LEDS infrarrojos, rojos, naranjas, amarillos, verdes, azules, blancos y ultravioletas.

y aquí desventajas, por poner alguna:

El precio, en la actualidad el coste, aunque poco a poco se va reduciendo es una de las deventajas más evitentes, sobre todo en los diodos de alta luminosidad.

La directividad de su luz. Para que el diodo "ilumine" una superficie correctamente hay que apuntar directamente a ella, ya que los laterales del encapsulamiento apenas irradian luz.

¿Dónde encontramos diodos LEDS?

En los tiempos actuales es muy fácil ver un diodo LED en cualquier sitio, en el salón: la televisión suele tener un pequeño "piloto" que nos indica si está encendida o apagada; en el mando a distancia, ya que dispositivo que emite la "señal" al televisor para que este cambie de canal es un LED infrarrojo. En la habitación tenemos LEDS en el despertador por ejemplo, en forma de contador BCD de siete segmentos. En el despacho, en la torre del ordenador, el "piloto" rojo que parpadea nos muestra que el disco duro está "trabajando". Sólamente con un simple vistazo podemos ver que nuestra conexión a internet debería funcionar bien, por que "todos los pilotos del router están encendidos". Si salimos a la calle vemos que la gran mayoría de los semáforos están formados por multitud de pequeñas luces verdes, naranjas y rojas, y que lucen mucho más que antes. Si pasamos por una farmacia y observamos la cruz verde luminosa también nos damos cuenta que está hecha con LEDS.

Hace poco leía en Microsiervos un artículo llamado "El comienzo del fin de las bombillas incandescentes en España" que hablaba de cómo precisamente los LEDS, por todas las ventajas que más arriba hemos comentado, están sustituyendo a las costosas y rudimentarias bombillas inventadas por Thomas Alba Edison.

Actualización: Para que observéis hasta donde es eficiente un diodo emisor de luz os dejo un vídeo obtenido también de Microsiervos en el que "Cazadores de Mitos" nos demuestran que siempre ahorraremos apagando la luz aunque en algunos casos pensemos que consumimos más apagándola y enciéndola que dejándola conectada.