Diodos emisores de luz: una introducción

Los semiconductores que pueden cambiar la forma de energía eléctrica en energía luminosa se conocen como diodos emisores de luz o LED. Los LED a menudo se clasifican según una de tres longitudes de onda: ultravioleta, visible o infrarroja. El material y la composición del semiconductor determina el color de la luz que emite el dispositivo.

Los LED que están disponibles comercialmente y tienen una potencia de salida de un solo elemento de al menos 5 mW tienen un rango de longitud de onda que se extiende de 275 a 950 nm. Independientemente del fabricante, todos los componentes para cada rango de longitud de onda provienen de la misma familia de materiales semiconductores. En esta publicación, daremos una mirada de alto nivel a la industria de los LED y proporcionaremos un resumen de cómo funcionan los LED. Hay muchos tipos diferentes de LED y hablaremos de ellos, junto con las longitudes de onda que se correlacionan con ellos, los materiales que se utilizan en su construcción y algunas aplicaciones para las distintas luces.

LED ultravioleta (LED UV): 240 a 360 nm

Los LED UV encuentran su aplicación más común en el campo del curado industrial, seguido de la desinfección del agua y luego las aplicaciones médicas y biomédicas. En longitudes de onda tan cortas como 280 nm, ha sido posible generar niveles de producción de energía superiores a 100 mW. En longitudes de onda de 360 ​​nm o más, el nitruro de galio/nitruro de aluminio y galio (GaN/AlGaN) es el material que se utiliza más comúnmente para los diodos emisores de luz ultravioleta (LED). Los materiales con sus propios derechos de propiedad intelectual se utilizan para longitudes de onda más cortas. Solo unos pocos proveedores seleccionados fabrican longitudes de onda más cortas, y los precios de estos LED siguen siendo bastante altos en comparación con el precio del resto de las ofertas de productos LED. Sin embargo, el mercado de longitudes de onda más largas, aquellas con una longitud de al menos 360 nm, se está volviendo más estable como resultado de la caída de los precios y la abundancia de proveedores.

LED que van desde el ultravioleta cercano al verde: 395 a 530 nm

El nitruro de indio y galio (InGaN) es el material que se utiliza para la producción de artículos que se encuentran en este rango de longitud de onda. Aunque teóricamente es posible producir una longitud de onda en cualquier punto entre 395 y 530 nm, la gran mayoría de los grandes proveedores centran sus esfuerzos en generar LED azules (en el rango de 450 a 475 nm) para su uso en la producción de luz blanca. con fósforos y LEDs verdes en el rango de 520 a 530 nm para uso en la iluminación verde de semáforos. La tecnología detrás de estos LED se considera avanzada en la mayoría de los círculos. En el transcurso de los últimos años, ha habido poco o ningún progreso para aumentar la eficiencia óptica.

LED que van de amarillo-verde a rojo: 565 a 645 nm

El material semiconductor que se emplea para este rango de longitud de onda se conoce como fosfuro de aluminio, indio y galio, o AlInGaP para abreviar. Los colores amarillo semáforo (590 nm) y rojo semáforo (625 nm) son los que se utilizan para su fabricación la mayoría de las veces. Además, las longitudes de onda verde lima (o verde amarillento 565 nm) y naranja (605 nm) son accesibles con esta tecnología; sin embargo, su disponibilidad es más restringida.

Cabe señalar que ni las tecnologías InGaN ni AlInGaP ahora son capaces de producir un emisor verde puro con una longitud de onda de 555 nm. Hay algunas tecnologías más antiguas que no son tan eficientes en esta zona completamente verde, pero esas tecnologías no se consideran brillantes ni eficientes. Esto se debe en parte a la falta de interés y, en consecuencia, a la falta de demanda del mercado, lo que se ha traducido en una falta de financiación para desarrollar materiales y procesos de fabricación alternativos para este rango de longitud de onda.

660 a 900 nanómetros (nm), a menudo conocido como "rojo profundo a infrarrojo cercano" (IRLED)

La estructura de los dispositivos utilizados en esta región puede adoptar un gran número de formas diferentes, pero todos utilizan algún tipo de material de arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs) o arseniuro de galio (GaAs). Los controles remotos infrarrojos, la iluminación de visión nocturna, los fotocontroles industriales y diferentes aplicaciones médicas (a 660–680 nm) son ejemplos de aplicaciones para este rango de longitud de onda.

La teoría de trabajo detrás de los LED

Los LED son un tipo de diodo semiconductor que produce luz cuando una corriente eléctrica pasa a través del dispositivo en la dirección de avance. Se debe aplicar un voltaje eléctrico al dispositivo para que los electrones se muevan a través de la región de agotamiento y se combinen con un hueco en el otro lado para crear un par electrón-hueco. Cuando esto ocurre, el electrón libera su energía almacenada en forma de luz, lo que finalmente resulta en la emisión de un fotón.

La luz emitida tendrá una longitud de onda determinada por la banda prohibida del semiconductor. Debido a que las longitudes de onda más cortas corresponden a niveles de energía más altos, las sustancias con una banda prohibida más grande son responsables de emitir longitudes de onda más cortas. La conducción en materiales con una mayor banda prohibida requiere el uso de voltajes más altos. Los LED que emiten una longitud de onda corta de luz ultravioleta azul tienen un voltaje directo de 3,5 V, mientras que los LED que emiten luz infrarroja cercana tienen un voltaje directo que oscila entre 1,5 y 2.0 V.

Los LED se utilizan actualmente en una amplia variedad de sectores y aplicaciones en una variedad de industrias. Estos dispositivos tienen un precio muy razonable y son atractivos tanto para el mercado de consumo como para el mercado industrial como resultado de su alto nivel de confiabilidad, alto nivel de eficiencia y costo total reducido del sistema en comparación con los láseres y las lámparas. Los LED vienen en una variedad de colores y tecnologías, y cada uno fue diseñado para adaptarse a una aplicación particular y un conjunto de necesidades.

Luz LED ultravioleta de alta potencia

Características:

● Las luces LED UV de alto vataje son similares en tamaño y forma a las lámparas UV germicidas convencionales, pero son capaces de operar con una salida UV más alta.

● La luz LED ultravioleta de alto vataje se usa ampliamente en sistemas de conductos de aire forzado y aplicaciones de desinfección de agua.

● La luz LED ultravioleta de alto vataje se encuentra a menudo en aplicaciones fotoquímicas y de control de olores.

● Disponible en versiones de baja producción de ozono y producción de ozono.

Especificación: