Diodo LED (página 2)

Como novedad importante en estos LED se mezcla el área
emisora con una trampa isoelectrónica de nitrógeno
con el fin de mejorar el rendimiento.

LED verde: El LED verde está compuesto por GaP.
Se utiliza el método de
crecimiento epitaxial del cristal en fase líquida para
formar la unión p-n.

Al igual que los LED amarillos, también se
utiliza una trampa isoelectrónica de nitrógeno para
mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de LED posee una
baja probabilidad
de transición fotónica, es importante mejorar la
cristalinidad de la capa n.  La disminución de
impurezas a larga la vida de los portadores, mejorando la
cristalinidad.Su máxima emisión se consigue en la
longitud de onda 555 nm
 
 

Compuestos empleados en la construcción de LED

FUNCIONAMIENTO FISICO DEL LED

El funcionamiento físico 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;
O sea 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.

Ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente
que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están
en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los
electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un
nivel energético superior a otro inferior más
estable

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, estando determinadas las
proporciones por la mezcla de los
procesos de recombinación que se
producen.

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.

Diodo emisor de luz con la unión polarizada en
sentido directa

LED DE
COLORES

APLICACIONES
DE LOS LED

Los diodos
infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX
en mandos a distancia de
televisores, habiéndose generalizado su
uso en otros electrodomésticos
como equipos de aire
acondicionado, equipos de música, etc. y en
general para aplicaciones de control
remoto, así como en dispositivos
detectores.Los LED se emplean con profusión en todo tipo
de indicadores de
estado
(encendido/apagado) en dispositivos de señalización
(de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles
informativos. También se emplean en el alumbrado de
pantallas de cristal líquido de
teléfonos móviles, calculadoras, agendas
electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos
similares. Existen además impresoras
LED.

También se usan los LED en el ámbito de la
iluminación (incluyendo la
señalización de tráfico) es moderado y es
previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones
son superiores a las de la lámpara
incandescente y la lámpara
fluorescente, desde diversos puntos de vista. La
iluminación con LED presenta indudables

Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como
indicadoras de cierta situación específica de
funcionamiento y desplegar contadores

– Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de
corriente continua.

– Para indicar la actividad de una fuente de
alimentación de corriente
alterna.

– En dispositivos de alarma.

VENTAJAS DEL
LED

Fiabilidad, mayor eficiencia
energética, mayor resistencia a las
vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de
iluminación, menor disipación de energía,
menor riesgo para el
medio
ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo
continuo, respuesta rápida, etc. Asímismo, con LED
se pueden producir luces de diferentes colores con un
rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las
lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para
lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de
su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto
las numerosas ventajas que los LED
ofrecen.También se utilizan en la
emisión de señales
de luz que se trasmiten a través de fibra
óptica.

DESVENTAJAS DEL LED

Las desventajas del diodo LED son que
su potencia de
iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una
fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad
está entre los 30° y 60°. Este último
problema se corrige con cubiertas difusores de luz.

CONEXIÓN DE LOS LED

Para conectar LED de modo que iluminen de forma
continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el
polo positivo de la fuente de alimentación conectada al
ánodo y el polo negativo conectado al cátodo.
Además, la fuente de alimentación debe
suministrarle una tensión o diferencia de potencial
superior a su tensión umbral.
Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula
por ellos no excede los límites
admisibles (Esto se puede hacer de forma sencilla con una
resistencia R en serie con los LED). Unos circuitos
sencillos que muestran cómo polarizar directamente LED son
los siguientes:

• PRINCIPIO FISICO

El fenómeno de emisión de luz está
basado en la teoría
de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una
unión p-n polarizada directamente, excita los electrones,
de manera que son capaces de atravesar la banda de energía
que separa las dos regiones.

Si la energía es suficiente los electrones
escapan del material en forma de fotones.

Cada material semiconductor tiene unas determinadas
características que y por tanto una longitud de onda de la
luz emitida.

 A diferencia de la lámpara de
incandescencia cuyo funcionamiento es por una determinada
tensión, los Led funcionan por la corriente que los
atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión
constante debe estar protegida por una resistencia
limitadora.

TEORIA DE BANDAS

En un átomo
aislado los electrones pueden ocupar determinados niveles
energéticos pero cuando los átomos se unen para
formar un cristal, las interacciones entre ellos modifican su
energía, de tal manera que cada nivel inicial se desdobla
en numerosos niveles, que constituyen una banda, existiendo entre
ellas huecos, llamados bandas energéticas prohibidas, que
sólo pueden salvar los electrones en caso de que se les
comunique la energía suficiente. En los aislantes la banda
inferior menos energética (banda de valencia) está
completa con los e- más internos de los átomos,
pero la superior (banda de conducción) está
vacía y separada por una banda prohibida muy ancha (~ 10
eV), imposible de atravesar por un e-. En el caso de los
conductores las bandas de conducción y de valencia se
encuentran superpuestas, por lo que cualquier aporte de
energía es suficiente para producir un desplazamiento de
los electrones.

Entre ambos casos se encuentran los semiconductores,
cuya estructura de
bandas es muy semejante a los aislantes, pero con la diferencia
de que la anchura de la banda prohibida es bastante
pequeña. Los semiconductores son, por lo tanto, aislantes
en condiciones normales, pero una elevación de temperatura
proporciona la suficiente energía a los electrones para
que, saltando la banda prohibida, pasen a la de
conducción, dejando en la banda de valencia el hueco
correspondiente. En el caso de los diodos LED los electrones
consiguen saltar fuera de la estructura en forma de radiación
que percibimos como luz (fotones).

• CARACTERISTICAS DEL LED

Dimensiones y color del diodo

Actualmente los LED tienen diferentes tamaños,
formas y colores. Tenemos LED redondos, cuadrados, rectangulares,
triangulares y con diversas formas.

Los colores básicos son rojo, verde y azul,
aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillos incluso hay un
Led de luz blanca.

Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y
uno gigante de 20mm. Los de formas poliédricas suelen
tener unas dimensiones aproximadas de 5x5mm.

Consumo

El consumo
depende mucho del tipo de LED que elijamos:

Autor:

Alexander Ventura

Profesor: Cesar Alza

Fecha de entrega: 09-05-2008

Lima -Perú