Tema 12: DIODOS LED

 

DIODOS LED: FUNCIONAMIENTO, TIPOS Y APLICACIONES

El análisis de los diodos LED puede organizarse en las siguientes etapas:

Concepto básico del LED

Estructura interna del semiconductor

Polarización directa

Emisión de luz (electroluminiscencia)

Colores y materiales usados

Eficiencia y consumo energético

Protecciones y limitaciones

Aplicaciones habituales

Vamos por partes:

1. Concepto Básico del LED

Un LED (Light Emitting Diode) es un diodo semiconductor capaz de emitir luz cuando se polariza directamente.

Características claves:

Entrada: Corriente DC

Respuesta: Luz visible o infrarroja según el material

Ventaja principal: Muy bajo consumo energético

El LED no funciona por calentamiento, sino por recombinación electrónica interna.

2. Estructura Interna del Semiconductor

El LED está formado por una unión PN fabricada con materiales especiales:

GaAs – Arseniuro de galio
GaN – Nitruro de galio
GaP – Fosfuro de galio

Estos materiales determinan:

Longitud de onda

Color

Eficiencia luminosa

Dentro del encapsulado encontramos:

Chip semiconductor
Copa reflectora
Encapsulado epóxico
Terminal ánodo/cátodo

3. Polarización Directa

Para que un LED funcione, debe estar polarizado directamente:

Ánodo → positivo
Cátodo → negativo

Cuando la tensión supera su umbral (típicamente entre 1.8 V y 3.3 V):

➡ Comienza el flujo de electrones
➡ Se produce recombinación en la unión
➡ Aparece la luz

Si se invierte la polaridad o se sobrepasa la tensión máxima, el LED se destruye.

4. Emisión de Luz (Electroluminiscencia)

Este es el corazón del funcionamiento.

Al atravesar la unión PN, los electrones caen a niveles de energía inferiores.

La energía sobrante se libera como:

➡ Fotones de luz

La longitud de onda (color) depende del material semiconductor:

Rojo: 1.8 – 2.2 V
Verde: 2.0 – 3.0 V
Azul: 2.8 – 3.3 V
Blanco: LED azul + fósforo

Resultado:

✔ Alta eficiencia
✔ Bajo calor
✔ Encendido instantáneo

5. Colores y Materiales Utilizados

Cada color proviene de una combinación distinta de semiconductores:

Rojo → GaAs, GaP
Verde → GaP, GaN
Azul → GaN, SiC
Blanco → Conversión por fósforo

La tecnología moderna permite LEDs:

RGB multicolor
UV
Infrarrojos
Alta potencia (1W, 3W, 10W)

6. Eficiencia y Consumo Energético

Un LED típico consume entre:

10 mA y 30 mA

Su potencia típica:

P ≈ 0.02 W (LED señalización)
P ≈ 1–30 W (alta potencia)

Ventajas:

✔ 80–90 % menos consumo que lámparas incandescentes
✔ Menor temperatura
✔ Mayor vida útil (50 000 h o más)

7. Protecciones y Limitaciones

Todo LED requiere limitación de corriente, usualmente con una resistencia serie.

Protecciones importantes:

Resistencia limitadora
Drivers DC/DC o AC/DC para LEDs de potencia
Protección térmica
Protección contra picos de voltaje

Si la corriente aumenta en exceso:

⛔ El LED se quema
⛔ La temperatura se dispara
⛔ Disminuye su vida útil

8. Aplicaciones del LED

Los LEDs se utilizan en prácticamente todas las áreas de la tecnología:

Iluminación doméstica e industrial
Pantallas LCD/LED
Electrónica de consumo
Semáforos y señalización
Automotriz
Telecomunicaciones (LED infrarrojos)
Equipos médicos
Indicadores luminosos de tableros

🔎 RESUMEN GLOBAL DEL FUNCIONAMIENTO

EtapaFunción
Unión PNGenera electroluminiscencia
Polarización directaPermite el flujo de corriente
Material semiconductorDetermina color y eficiencia
Resistencia serieLimita corriente y protege
LED visible/infrarrojoEmite luz útil para aplicaciones
Protección térmicaEvita daño por sobrecalentamiento
Drivers LEDEstabilizan corriente
AplicacionesIluminación, señalización, electrónica

Comentarios

Publicar un comentario

Entradas populares de este blog

Medición de la Resistencia

Imagen
  Materiales y herramientas Multímetro digital Resistores de: Carbón Película metálica Resistor cerámico de potencia Resistor SMD Resistor variable (potenciómetro) Protoboard (opcional) Pinzas o cables de prueba Tipos de resistores a medir 🔹 1. Resistor de carbón 4 Uso común en prácticas básicas y circuitos electrónicos simples. Se identifica por sus bandas de colores , que indican el valor nominal . 🔹 2. Resistor de película metálica 4 Mayor precisión que el de carbón. Generalmente de color azul. 🔹 3. Resistor cerámico de potencia 4 Se usa en circuitos de mayor corriente. El valor suele estar impreso directamente. 🔹 4. Resistor SMD 4 Permite variar el valor de resistencia manualmente. 🔹 5. Resistor variable (potenciómetro) 4 Permite variar el valor de resistencia manualmente. Procedimiento general de medición Paso 1: Preparación del multímetro Encender el multímetro. Colocar la perilla en la escala de Ω (ohmios) . Si no es autorango, seleccionar una escala mayor al valor esti...
Leer más

TRANSFORMACIÓN DELTA-ESTRELLA-DELTA

Imagen
  Transformación  Delta  a  Estrella Supongamos que es más conveniente trabajar con una red en estrella en un lugar donde el circuito contiene una configuración en delta. Superponemos una red en  estrella   sobre la red en  delta  existente y encontramos los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella. Para obtener los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella, comparamos las dos redes y nos aseguramos que la resistencia entre cada par de nodos en la red en delta sea la misma que la resistencia entre el mismo par de nodos en la red en estrella. Resistencia entre los nodos 1 y 2: Sustituimos Ec 2 y Ec 3 en Ec 1 Resistencia entre los nodos 1 y 3: Resistencia entre los nodos 3 y 4: Restando Ec 4a – Ec 4c se tiene: Sumando Ec 4b y Ec 5 Restando Ec 5 – Ec 4b se tiene: Restando Ec 6 – Ec 4a se tiene: No es necesario memorizar cada una de estas ecuaciones. Para transformar una red delta a estrella creamos un  nodo extra...
Leer más

Tema 19: CIRCUITO INTERMITENTE

Imagen
  CIRCUITO INTERMITENTE CON TRANSISTORES Y LEDS (MULTIVIBRADOR ASTABLE) El circuito está compuesto por estas etapas: Alimentación de +12 V DC Red de polarización y resistencias base Transistores Q1 y Q2 (BC547) Capacitores de acoplamiento (C1 y C3) LED indicador rojo (D2) LED indicador verde (D4) Resistencias limitadoras R5 y R6 Conmutación alternada entre Q1 y Q2 Salida visual intermitente Vamos por partes: 1. Alimentación +12 V DC El circuito se alimenta desde una fuente de 12 V: Terminal positivo: Alimenta las resistencias R1–R4 y los LED Terminal negativo: Referencia común o tierra Al ser un circuito oscilador discreto, la estabilidad depende de la tensión suministrada. 2. Red de Polarización Inicial (R1, R2, R3, R4) Estas resistencias cumplen varias funciones: R1 y R3 (1 kΩ): Limitan la corriente de base de los transistores R2 y R4 (22 kΩ): Determinan el tiempo de carga/descarga de los capacitores Además: R2 controla el ciclo temporal asociado a Q1 R4 ...
Leer más