Qué é LED?

Que é un LED?

Definición de LED

Un Diodo Emissor de Luz (LED) é un dispositivo semiconductor que emite luz cando circula corrente eléctrica por el.As tecnoloxías LED máis antigas utilizaban fosfeto de arseniuro de galio (GaAsP), fosfeto de galio (GaP) e arseniuro de aluminio-galio (AlGaAs).Os LEDs producen luz visible mediante o efecto de electroluminiscencia, que ocorre cando a corrente directa pasa por un cristal dopado con unha xuncción PN.

O dopado implica engadir elementos das columnas III e V da táboa periódica. Cando se energiza con unha corrente polarizada en avance (IF), a xuncción p-n emite luz nunha lonxitude de onda determinada polo intervalo de enerxía da rexión activa (Eg).

Funcionamento do Diodo Emissor de Luz (LED)

Cando se aplica a corrente polarizada en avance IF a través da xuncción p-n do diodo, os electróns portadores minoritarios son inxectados na rexión p e os correspondentes portadores minoritarios son inxectados na rexión n. A emissión de fotóns ocorre debido á recombinación electrón-buraco na rexión p.

As transicións de enerxía dos electróns a través do intervalo de enerxía, chamadas recombinacións radiativas, producen fotóns (isto é, luz), mentres que as transicións de enerxía paralelas, chamadas recombinacións non radiativas, producen fonóns (isto é, calor). As eficacias luminosas típicas dos LEDs AlInGaP e InGaN para diferentes lonxitudes de onda máis intensas amósanse na táboa a continuación.

A eficacia do LED ve afetada pola luz xerada na xuncción e polas perdas debido á reabsorción ao saír do cristal. Debido ao alto índice de refracción da maioría dos semiconductores, gran parte da luz reflétese de novo no cristal, diminuíndo a súa intensidade antes de poder escapar. A eficacia expresada en termos desta enerxía visible final medible chámase eficacia externa.

O fenómeno da electroluminiscencia foi observado no ano 1923 en xunccións naturais, pero era impracticable naquel momento debido á súa baixa eficacia luminosa na conversión da enerxía eléctrica en luz. Pero, hoxe a eficacia aumentou considerablemente e os LEDs non só úsanse en sinais, indicadores, letreros e pantallas, senón tamén en aplicacións de iluminación interior e viaria.

Cor dun LED

A cor dun dispositivo LED expresa-se en termos da lonxitude de onda dominante emitida, λd (en nm). Os LEDs AlInGaP prodúcense nas cores vermello (626 a 630 nm), vermello-laranxa (615 a 621 nm), laranxa (605 nm) e âmbar (590 a 592 nm). Os LEDs InGaN prodúcense nas cores verde (525 nm), azul-verde (498 a 505 nm) e azul (470 nm). A cor e a tensión directa dos LEDs AlInGaP dependen da temperatura da xuncción p-n do LED.

Ao aumentar a temperatura da xuncción p-n do LED, a intensidade luminosa disminúe, a lonxitude de onda dominante desprázase cara a lonxitudes de onda maiores e a tensión directa diminúe. A variación da intensidade luminosa dos LEDs InGaN coa temperatura ambiental de funcionamento é pequena (aproximadamente 10%) desde − 20°C ata 80°C. No entanto, a lonxitude de onda dominante dos LEDs InGaN varía coa corrente de condución do LED; ao aumentar a corrente de condución do LED, a lonxitude de onda dominante moveuse cara a lonxitudes de onda menores.

Se estás a buscar usar LEDs coloridos para un proxecto electrónico, os mellores kits de inicio Arduino inclúen unha variedade de LEDs coloridos.

Atenuación

Os LEDs poden atenuarse para dar o 10% da súa saída de luz nominal reducindo a corrente de condución. Os LEDs xeralmente atenuanse usando técnicas de Modulación de Ancho de Pulso.

Fiabilidade

A temperatura máxima da xuncción (TJMAX) é crucial para a longevidade dun LED. Superar esta temperatura xeralmente danifica o dispositivo encapsulado. A vida útil do LED mide-se polo Tempo Medio entre Fallos (MTBF), calculado probando numerosos LEDs a unha corrente e temperatura estándar ata que a metade falle.

LEDs Brancos

Os LEDs brancos están a ser fabricados agora utilizando dous métodos: no primeiro método, chips LED vermello, verde e azul combinan no mesmo paquete para producir luz branca; no segundo método, usa-se fosforescencia. A fluorescencia no fosforo que está encapsulado na epoxi arredor do chip LED actívase pola enerxía de curtas lonxitudes de onda do dispositivo LED InGaN.

Eficacia Luminosa

A eficacia luminosa do LED define-se como o fluxo luminoso emitido (en lm) por unidade de potencia eléctrica consumida (en W). Os LEDs azuis teñen unha eficacia interna nominal na orde de 75 lm/W; os LEDs vermello, aproximadamente 155 lm/W; e os LEDs âmbar, 500 lm/W. Tenendo en conta as perdas debido á reabsorción interna, a eficacia luminosa está na orde de 20 a 25 lm/W para os LEDs âmbar e verdes. Esta definición de eficacia chámase eficacia externa e é análoga á definición de eficacia tipicamente usada para outros tipos de fontes de luz.