Todo sobre Leds

Los parámetros que caracterizan el funcionamiento de un LED, y que sirven de base para la elección del módelo más adecuado para cada aplicación, son los siguientes:

- Eficiencia.
- Color.
- Directividad
- Tensión directa.
- Corriente inversa.
- Disipación de potencia.


La eficiencia es la relación entre la intensidad luminosa emitida y la corriente (o potencia) eléctrica que produce dicha radiación.

El color depende de la frecuencia de la radiación, existiendo tres que son los que han estandarizado la mayoría de los fabricantes, se trata del rojo, verde y amarillo-anaranjado. En el caso de LED infrarrojos, la radiación no será visible, y por lo tanto, este factor no existirá.

La directividad está definida por el máximo ángulo de observación de luz que permite el LED, respecto al eje geométrico del mismo. Este parámetro depende de la forma del encapsulado, así como de la existencia o no de una lente amplificadora incluida en el mismo. En los modelos de mayor directividad este ángulo es pequeño y tienen la apariencia de producir una intensidad luminosa más elevada que los otros, en los que la luz se reparte sobre una superficie mucho mayor.

Cada modelo de LED dispone de una curva de directividad en la que se representa el nivel de intensidad luminosa en función del ángulo de observación. Esta curva resulta de mucha utilidad para la elección de un modelo determinado.

La tensión directa (Vf) es la diferencia de potencial que se produce en los dos terminales del LED cuando lo atraviesa la corriente de excitación. Está comprendido entre 1,5 y 2,2 V para la mayoría de los modelos, dependiendo del color. La corriente inversa (Ir) es la máxima corriente que es capaz de circular por el LED cuando se lo somete a una polarización inversa. Valores típicos de este parámetro se encuentran alrededor de 10 microampere.

La disipación de potencia es la fracción de la potencia que absorbe el LED y no transforma en radiación visible, disipandola al ambiente en forma de calor.
En las aplicaciones clásicas de los LED se necesita una resistencia en serie con el mismo, para limitar la corriente que circula por él, absorbiendo la diferencia que existe entre la tensión de la fuente de alimentación y la tensión directa del LED. El valor de esta resistencia R se calcula mediante la fórmula siguiente:

R = (Va - Vf )/ If

Donde Va es la tensión de la fuente de alimentación, Vf es la tensión directa del LED e If es la corriente directa que debe de circular por el LED para alcanzar la intensidad luminosa esperada.

FUNCIONAMIENTO y CARACTERÍSTICAS

El principio de los diodos luminiscentes o diodos emisores de luz (LED: light emitting diode) consiste en la producción de una radiación luminosa por un elemento de estado sólido cuando se lo somete a una determinada polarización eléctrica; excluyendo los efectos comunes de emisión de luz como consecuencia de la generación de una temperatura elevada (incandescencia).
En consecuencia, el efecto que se va a analizar es la electroluminiscencia de una unión semiconductora P-N, que resulta similar en la mayor parte de sus propiedades, a la de un diodo convencional.
Este fenómeno fue detectado en el año 1923 por Lossew. Posteriormente, en el año 1962, algunos estudios y experiencias realizadas con el arseniuro de galio (GaAs) demostraron que era posible obtener unos elevados niveles de emisión luminosa partiendo de uniones P-N.

El efecto físico de la emisión de luz se genera en el interior de la unión P-N en el instante en que se produce cada recombinación de un hueco positivo con un electrón, liberándose un quantum de energía.

Este efecto puede estar o no acompañado de una radiación electromagnética, fruto de la energía asociada a dicho fenómeno. En el caso de los semiconductores comunes no existe esta radiación y la energía liberada se transforma en calor.

Por el contrario, los diodos luminiscentes aprovechan este fenómeno y generan radiaciones, comprendidas generalmente dentro del espectro visible, o ligeramente fuera del mismo, como es el caso de los LED infrarrojos.

La frecuencia de la radiación generada depende de los materiales utilizados en la unión P-N, con lo que pueden obtenerse diferentes colores, variando la composición de los mismos. Por su principio de operación, la radiación emitida tiene un solo color de luz (monocromática).

La eficiencia de radiación luminosa depende fundamentalmente de la corriente que atraviesa el LED, así como el área, la geometría de la unión semiconductora y el tamaño del contacto eléctrico.


Con una pequeña ventanilla colocada en la zona de la unión P-N, la luz que se desprende es suficientemente alta para ser visible, entonces, lo que se obtiene es un diodo simple con la adición de la ventana emisora de luz. Su uso es frecuente como luz "piloto" en aparatos electrónicos para indicar si el circuito está cerrado. Los LED se usan en los indicadores luminosos de aparatos de consumo masivo: teléfonos, videocaseteras, equipos de audio y relojes.

Los terminales se extienden por debajo de la cápsula del LED o foco e indican cómo deben ser conectados al circuito. Así la indicación de la polaridad de los terminales del LED se realiza haciendo que el terminal que corresponde al ánodo tenga una longitud mayor que el del cátodo.

Otras aplicaciones




Los Displays en base de LED se fabrican en una gama muy amplia de formas y dimensiones. Una de las formas más extendidas de representación es la de 7 segmentos formada por un conjunto de trazos rectos, que contienen un LED cada uno, con una estructura geométrica similar a un 8. Los segmentos se designan con las letras a, b, c, d, e, f y g. Esta forma de displays permite representar todos los números pero presenta muchas limitaciones a la hora de reproducir caracteres alfabéticos, siendo de fácil utilización desde el punto de vista electrónico, existiendo incluso circuitos integrados que transforman una señal decimal a la necesaria para el encendido de los segmentos.

Una extensión de este modelo es el de 9 segmentos que presenta mayor capacidad de representación alfabética, llegando al modelo de 16 segmentos que permite realizar la totalidad de los caracteres alfanuméricos, aunque no ha sido muy aceptada en la práctica.

Otros displays están realizados a base de puntos, conteniendo un LED cada punto, que aumentan las posibilidades de representación, a costa de una mayor complejidad electrónica para realizar su control.

Por otro lado, en Europa, el 60 por ciento de los autos usan LED en las luces de freno, traseras y de giro. Y en los Estados Unidos, cada vez más se usan LED de alta luminosidad para la luz roja de los semáforos.

Los LED ofrecen múltiples ventajas respecto de las lámparas incandescentes. No usan vidrio, no emplean productos nocivos, convierten la electricidad en luz de un sólo color sin necesidad de filtros, son resistentes, compactos, y algunos llegan a durar cerca de 100.000 horas, mientras que las lámparas incandescentes tienen una vida útil que ronda las 1000 horas.

Finalmente cabe citar la revolucionaria línea de productos Sica-Color Kinetics, que constituye un salto tecnológico notable en lo que respecta al manejo de colores para la iluminación profesional, ya que como su nombre lo sugiere, permite la obtención de efectos de luces de colores cambiantes en movimiento, a partir de lámparas y proyectores inteligentes que pueden actuar mediante una programación individual (stand-alone) o bién coordinados mediante el extendido protocolo de automatización de iluminación DMX512.

Estas lámparas y proyectores fijos poseen bajo consumo sin emisión calórica, tienen una vida útil de 100.000 horas, cuentan con un microprocesador incorporado, pueden manejar hasta 16 millones de colores (full spectrum digital lighting) y funcionan en base a cientos de diodos emisores de luz de alta intensidad y luminosidad regulable, de diseño patentado.


Los emisores LUXEON son los LED de mayor flujo luminoso, que proporcionanlas soluciones de iluminación de estado sólido más brillantes. El emisor blanco produce más de 20 lúmenes por vatio y es de 10 a 20 veces más brillante que los LED standard, lo que permite lograr intensidades lumínicas de 5 a 20 veces mayores.

En numerosas aplicaciones tienen una durabilidad de 10 años.
Poseen colores intensos y saturados, sin necesidad del uso de filtros, permitiendo desde el blanco ajustable, hasta una sola luz capaz de producir digitalmente cualquier color.
Los haces de luz no contienen rayos UV, ni calor infrarrojo.

Patrones de Radiación:



Según los requerimientos de cada proyecto, existen diferentes alternativas:
LUXEON I(1Watt): Emite 25 lúmenes en blanco y esta disponible en diversos colores y configuraciones
LUXEON III(3 Watt): Emite 65 a 80 lúmenes, manteniendo las mismas
característicos y beneficios. LUXEON V(5 Watt): Emite hasta 120 lúmenes en blanco y una salida de luz comparable en otros colores.

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Pablo Rucco - ventas - PRIMARC

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