Led para niños
Datos para niños Led(diodo emisor de luz) |
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 Ledes azul, amarillo, verde y rojo en un encapsulamiento de difusión de 5 mm
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| Tipo | Semiconductor | |
| Principio de funcionamiento | Electroluminiscencia | |
| Invención | H. J. Round (1907) Oleg Losev (1927) James R. Biard (1961) Nick Holonyak (1962) Shuji Nakamura (1994) |
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| Primera producción | octubre de 1962 | |
| Símbolo electrónico | ||
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| Terminales | Ánodo y cátodo | |
Un diodo emisor de luz o led (también conocido por la sigla LED, del inglés light-emitting diode) es un componente electrónico que produce luz. Está hecho de un material semiconductor y tiene dos conexiones. Cuando se le aplica electricidad de la manera correcta, los electrones dentro del led se unen con "huecos" (espacios donde faltan electrones), liberando energía en forma de fotones (pequeñas partículas de luz). Este efecto se llama electroluminiscencia. El color de la luz que emite un led depende del tipo de material semiconductor que se use. Los ledes suelen ser pequeños y se les añaden lentes para dirigir su luz.
Los primeros ledes prácticos se fabricaron en 1962 y emitían luz infrarroja, que no podemos ver. Estos ledes infrarrojos todavía se usan en los controles remotos de muchos aparatos electrónicos. Los primeros ledes de luz visible eran de color rojo y no muy brillantes. Hoy en día, los ledes modernos pueden emitir luz en el espectro visible, ultravioleta e infrarrojo, y son muy luminosos.
Al principio, los ledes se usaban como luces indicadoras en equipos electrónicos, reemplazando a las bombillas pequeñas. Pronto se agruparon para formar números y letras en pantallas, como las de los relojes digitales. Con el tiempo, los ledes han mejorado tanto que ahora se usan para iluminar casas, oficinas y calles. También han permitido crear nuevas pantallas y sensores, y su capacidad para encenderse y apagarse muy rápido los hace útiles en tecnologías de comunicación avanzadas.
Los ledes tienen muchas ventajas sobre las bombillas tradicionales. Consumen menos energía, duran mucho más, son más resistentes a los golpes y son más pequeños. Además, pueden producir muchos colores diferentes de forma precisa. Se usan en casi todas las áreas de la tecnología, desde la Bioingeniería hasta la nanotecnología, la iluminación de televisores, los faros de los coches, los semáforos y la iluminación general. Desde 2017, las lámparas led para el hogar son tan económicas o más que las lámparas fluorescentes compactas, y son más eficientes y mejores para el medio ambiente cuando se desechan.
Contenido
¿Cómo funcionan los ledes?
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Un led es un tipo especial de diodo hecho de un material semiconductor. Cuando la electricidad fluye a través de él en la dirección correcta, los electrones y los "huecos" (lugares donde faltan electrones) se encuentran y se combinan. Al hacerlo, liberan energía en forma de luz. Este proceso se llama electroluminiscencia.
El color de la luz que emite un led depende del material semiconductor que se use. Por ejemplo, los ledes rojos, verdes y azules usan diferentes materiales. Los ledes no emiten calor como las bombillas incandescentes, lo que los hace muy eficientes. Si un led se conecta al revés, no se encenderá y podría dañarse.
Historia de los ledes
Descubrimiento y primeros pasos
El primer descubrimiento relacionado con los ledes ocurrió en 1907, cuando el científico británico Henry Joseph Round notó que un cristal de carburo de silicio emitía luz al aplicarle electricidad. Más tarde, en 1927, el inventor soviético Oleg Lósev construyó el primer led. Aunque su investigación se publicó, no se aplicó de forma práctica hasta varias décadas después.
En 1955, Rubin Braunstein, de RCA, observó que algunos materiales semiconductores como el arseniuro de galio (GaAs) emitían luz infrarroja. Incluso demostró en 1957 que estos dispositivos podían usarse para una comunicación sencilla sin cables, transmitiendo música con luz.
En 1961, James R. Biard y Gary Pittman, de Texas Instruments, descubrieron la emisión infrarroja en un diodo de arseniuro de galio. Basándose en esto, en 1962 obtuvieron una patente y Texas Instruments lanzó el primer led comercial, el SNX-100, que emitía luz infrarroja.
El primer led que emitía luz visible (roja) fue desarrollado en 1962 por Nick Holonyak en General Electric. Años después, en 1972, un estudiante de Holonyak, M. George Craford, inventó el primer led amarillo y mejoró los ledes rojos.
El led azul y el blanco
Los ledes azules fueron un gran desafío. Henry Paul Maruska de RCA los desarrolló por primera vez en 1972 usando nitruro de galio (GaN). Sin embargo, no eran muy brillantes. El avance más importante llegó en 1994, cuando Shuji Nakamura de Nichia Corporation creó el primer led azul de alto brillo usando nitruro de galio-indio (InGaN). Por este logro, Nakamura, junto con Isamu Akasaki y Hiroshi Amano, recibieron el Premio Nobel de Física en 2014.
El desarrollo del led azul permitió crear el led blanco. Esto se logra recubriendo un led azul con un material llamado "fósforo" (como el YAG). Este fósforo absorbe parte de la luz azul y la convierte en luz amarilla. La mezcla de luz azul y amarilla es lo que nuestros ojos perciben como luz blanca. También se pueden usar otros fósforos para generar luz verde o roja, y al mezclarlas, se obtiene luz blanca.
La eficiencia de los ledes ha mejorado muchísimo con el tiempo. Desde los años 60, la cantidad de luz que producen se ha duplicado aproximadamente cada 36 meses. Esto se conoce como la ley de Haitz. Hoy en día, los ledes blancos pueden producir mucha luz con muy poca energía y durar hasta 100,000 horas, lo que los hace mucho más eficientes que las bombillas tradicionales.
Tipos de ledes
Los ledes vienen en muchas formas y tamaños, y se clasifican según su potencia y uso.
Ledes en miniatura
Estos ledes son pequeños y se usan principalmente como indicadores, por ejemplo, en los aparatos electrónicos para mostrar si están encendidos o apagados. Su tamaño varía de 2 mm a 8 mm. Consumen muy poca energía, generalmente entre 1 mA y 20 mA.
Existen tres categorías principales de ledes miniatura de un solo color:
- Baja Intensidad de Corriente: Usan muy poca energía (alrededor de 4 mW).
- Rango Intermedio o Comunes: Son los más usados, con un consumo de entre 40 mW y 90 mW.
- Alta Intensidad de Corriente: Son más brillantes y están diseñados para verse incluso con luz solar directa.
Ledes de alta potencia
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Estos ledes son mucho más potentes y pueden manejar corrientes de cientos de miliamperios o incluso más de 1 amperio. Pueden emitir más de mil lúmenes de luz. Como generan más calor, necesitan un disipador de calor para evitar que se dañen. Se usan para reemplazar bombillas incandescentes en linternas o para crear lámparas led de gran potencia.
Ledes accionados por corriente alterna
Algunos ledes especiales pueden funcionar directamente con la corriente alterna de la red eléctrica, sin necesidad de un convertidor. Esto simplifica su uso en muchas aplicaciones.
Ledes de colores y tipos especiales
- De destellos intermitentes: Parpadean solos, sin necesidad de circuitos externos. Algunos pueden cambiar de color.
- Bicolores: Contienen dos ledes de diferentes colores en un solo componente. Pueden emitir un color u otro, o incluso una mezcla.
- Tricolores: Tienen tres ledes emisores de luz en un solo componente, cada uno con su propio control.
- RGB: Son ledes tricolores con emisores rojo, verde y azul. Al mezclar estos colores, pueden producir una amplia gama de colores. Se usan mucho en pantallas y para crear efectos de iluminación.
- Multicolores decorativos: Cambian de color internamente al variar la electricidad que reciben.
- Alfanuméricos: Muestran números y letras, como los antiguos relojes digitales o las pantallas de calculadoras.
- RGB Digitales: Son ledes RGB con su propia electrónica "inteligente" que permite controlar el brillo y color de cada led de forma individual. Se usan en tiras de luces y pantallas complejas.
- Filamentos: Son varios chips led conectados en serie en una barra delgada, que se parecen a los filamentos de las bombillas antiguas. Se usan en bombillas decorativas.
¿Cómo se usan los ledes?
Fuentes de alimentación
Los ledes son sensibles a la cantidad de electricidad que reciben. Si se les da demasiada, pueden dañarse. Por eso, necesitan una fuente de alimentación que controle la corriente, o al menos una resistencia que limite la electricidad que les llega.
Polaridad eléctrica
Los ledes, como todos los diodos, solo funcionan si la electricidad fluye en la dirección correcta. Si se conectan al revés, no se encenderán.
Salud y seguridad
La mayoría de los ledes son seguros para el uso normal. Sin embargo, algunos ledes muy brillantes, especialmente los que emiten mucha luz azul, podrían causar molestias temporales si se miran directamente. Por eso, es importante seguir las recomendaciones de seguridad, especialmente en lugares donde hay niños.
Los ledes no contienen mercurio, a diferencia de las lámparas fluorescentes, lo que es una ventaja para el medio ambiente. Sin embargo, algunos pueden contener otros metales como plomo o arsénico, por lo que deben desecharse correctamente.
Ventajas de los ledes
- Eficiencia: Producen más luz con menos energía que las bombillas tradicionales.
- Color: Pueden emitir luz de cualquier color sin necesidad de filtros, lo que los hace más eficientes.
- Tamaño: Son muy pequeños y se pueden integrar en muchos dispositivos.
- Encendido rápido: Se encienden casi al instante.
- Ciclos de encendido/apagado: Soportan muchos encendidos y apagados sin dañarse.
- Atenuación: Se pueden regular fácilmente para cambiar su brillo.
- Luz fría: Emiten muy poco calor en forma de radiación infrarroja, lo que es bueno para objetos sensibles.
- Desgaste lento: Su brillo disminuye gradualmente con el tiempo, en lugar de fallar de repente.
- Vida útil: Duran mucho tiempo, entre 35,000 y 100,000 horas, mucho más que las bombillas normales.
- Resistencia a golpes: Son componentes sólidos y resistentes.
- Enfoque: La luz de los ledes se puede dirigir con precisión.
Desventajas de los ledes
- Precio inicial: Aunque su precio ha bajado, a veces son más caros al principio que otras luces.
- Dependencia de la temperatura: Su rendimiento y vida útil pueden verse afectados por el calor. Necesitan un buen sistema de enfriamiento.
- Sensibilidad a la electricidad: Requieren un suministro de corriente muy preciso.
- Reproducción del color: Algunos ledes blancos fríos pueden hacer que los colores de los objetos se vean diferentes a como se ven con la luz del sol.
- Peligro del azul: La luz azul intensa de algunos ledes puede ser perjudicial para los ojos si se mira directamente.
- Contaminación lumínica: Los ledes blancos con mucha luz azul pueden contribuir más a la contaminación lumínica en exteriores.
- Disminución de la eficiencia: Su eficiencia puede bajar si se les aplica demasiada corriente.
- Impacto en insectos: Atraen más a los insectos que otras luces.
- Uso en invierno: Como no emiten mucho calor, pueden cubrirse de nieve en climas fríos.
Aplicaciones de los ledes
Indicadores y señales
Los ledes se usan mucho como luces indicadoras en equipos electrónicos, en pantallas gigantes de estadios, en señales de tráfico y en los semáforos. También se encuentran en las luces de freno de los coches, en las luces de navegación de aviones y barcos, y en las luces de Navidad. Su encendido rápido en los frenos de los vehículos mejora la seguridad.
Iluminación general
Los ledes se usan cada vez más para la iluminación de calles, en casas, oficinas y edificios. También se emplean en la iluminación automotriz (faros de coches y motos) y en la aviación (luces de aviones y aeropuertos).
Además, son la fuente de luz para los televisores LCD (conocidos como televisores led) y las pantallas de ordenadores portátiles. Su tamaño pequeño y durabilidad los hacen ideales para linternas y flashes de cámaras en teléfonos móviles. También se usan en lámparas de mineros y en el diseño de escenarios por su capacidad de cambiar de color y no generar calor.
Comunicaciones ópticas
Los ledes pueden transmitir datos muy rápidamente. Se usan en sistemas de fibra óptica para enviar información a través de cables, como los que forman la base de Internet. También se usaron en interfaces IrDA para que los ordenadores se comunicaran a corta distancia con luz infrarroja.
Iluminación sostenible
Los ledes son clave para la arquitectura sostenible porque reducen el consumo de energía. Una bombilla led de 6 vatios puede dar la misma luz que una incandescente de 40 vatios, lo que significa un ahorro de energía de más del 85%. Esto también reduce la emisión de gases que afectan al medio ambiente.
Fuentes de luz para sistemas de visión artificial
En la industria, los ledes se usan para iluminar objetos que son examinados por cámaras, como en los escáneres de código de barras o los ratones ópticos. Su tamaño, variedad de colores y capacidad de encendido rápido los hacen perfectos para estas aplicaciones.
Medicina y biología
En medicina, los ledes se han incorporado en equipos de diagnóstico y cirugía. Su pequeño tamaño permite usarlos en endoscopios para ver el interior del cuerpo. Como no emiten calor, se les llama "luz fría", lo que es ideal para operaciones. También se usan en lámparas de quirófano y en microscopios.
La luz led también se usa en fototerapia para tratar la piel, ya que diferentes colores de luz pueden ayudar en la cicatrización o combatir bacterias. En biología, se usan ledes para estimular el crecimiento de plantas (luces de cultivo) y para esterilizar agua con luz ultravioleta.
Otras aplicaciones
Los ledes se usan en controles remotos, en aisladores ópticos para proteger circuitos eléctricos, y en muchos tipos de sensores. Por ejemplo, la barra de sensores de la Nintendo Wii usa ledes infrarrojos. También se pueden usar para detectar luz, como en algunas pantallas táctiles.
La miniaturización de los ledes ha llevado a experimentar con su incorporación en materiales de construcción, como el papel tapiz, creando superficies luminosas.
Véase también
En inglés: Light-emitting diode Facts for Kids
- OLED
- Pantalla de plasma
- AMOLED
- Crystal LED
- Diodo láser
- Pantalla láser
- Fotodiodo
- Henry Joseph Round
- Tubo LED
