Los hechos de la luz LED.
En el campo de la electrónica, un LED se refiere a un dispositivo semiconductor que emite luz infrarroja o visible cuando se le suministra una corriente eléctrica. La aplicación de pantallas LED en dispositivos electrónicos de consumo comenzó en 1968, un año en el que Hewlett-Packard (HP) presentó la primera pantalla LED del mundo.
Las luces LED visibles se aplican en una amplia gama de dispositivos electrónicos: funcionan como luces indicadoras, luces de freno de automóviles y también se utilizan para pantallas alfanuméricas-incluso se extienden a carteles a todo-color en vallas publicitarias y letreros. En cuanto a los LED infrarrojos, se emplean en cámaras con enfoque automático y controles remotos de TV, y también sirven como fuentes de luz en sistemas de telecomunicaciones de fibra-óptica.
La bombilla incandescente, alguna vez-común pero ahora obsoleta, producía luz mediante incandescencia-un fenómeno en el que una corriente eléctrica calienta un filamento de alambre, lo que hace que emita fotones, las unidades de energía fundamentales de la luz. En Estados Unidos, las bombillas incandescentes comenzaron a eliminarse gradualmente en 2007 en virtud de la Ley de Seguridad e Independencia Energética. La Unión Europea (UE) implementó una prohibición total sobre ellas a partir de 2012, y en 2023 entró en vigor la prohibición de la administración Biden sobre la fabricación y venta de bombillas incandescentes.
Los LED, por el contrario, funcionan mediante electroluminiscencia: un proceso en el que la excitación electrónica de un material desencadena la emisión de fotones. El material más utilizado en los LED es el arseniuro de galio, aunque existen numerosas variaciones de este compuesto básico-como el arseniuro de aluminio, galio o el fosfuro de aluminio, galio e indio. Estos compuestos pertenecen al grupo de semiconductores "III-V", lo que significa que se forman a partir de elementos que se encuentran en las columnas III y V de la tabla periódica. Ajustar la composición exacta del semiconductor puede modificar la longitud de onda (y por tanto el color) de la luz que emite.Emisión de LED típicamentecae dentro de la porción visible del espectro de luz (es decir, longitudes de onda que varían de 0,4 a 0,7 micrómetros) o del rango del infrarrojo cercano- (con longitudes de onda entre 0,78 y 2,5 micrómetros). El brillo de la luz percibida por un LED depende de dos factores: la potencia del
El LED emite y la sensibilidad relativa del ojo a la longitud de onda emitida. La sensibilidad máxima del ojo se produce a 0,555 micrómetros, una longitud de onda en la región amarilla-naranja y verde.La mayoría de los LEDfuncionan con un voltaje aplicado relativamente bajo, alrededor de 2,0 voltios, mientras que la corriente varía según la aplicación-desde unos pocos miliamperios hasta varios cientos de miliamperios. El término "diodo" se refiere a la estructura de dos-terminales de este-dispositivo emisor de luz. Por ejemplo, en una linterna, un filamento de alambre se conecta a una batería a través de dos terminales: uno (el ánodo) que lleva una carga eléctrica negativa y el otro (el cátodo) que lleva una carga positiva.En LED-al igual que en otros dispositivos semiconductores como los transistores-los "terminales" son en realidad dos materiales semiconductores con diferentes composiciones y propiedades electrónicas, unidos para formar una unión. En un material (el semiconductor negativo o de tipo n-), los portadores de carga son electrones; en el otro (el semiconductor positivo o de tipo p-), los portadores de carga son "agujeros"-espacios dejados por la ausencia de electrones. Cuando un campo eléctrico (proporcionado por una batería, por ejemplo, cuando el LED está encendido) actúa sobre la unión, la corriente puede fluir a través de la unión p-n. Este flujo crea la excitación electrónica que hace que el material emita luz.
En una estructura LED estándar,La cúpula de epoxi transparente desempeña tres funciones clave: actúa como un componente estructural para mantener unido el marco principal, funciona como una lente para enfocar la luz y sirve como igualador del índice de refracción para permitir que escape más luz del chip LED. El chip-que normalmente mide 250 × 250 × 250 micrómetros-está montado dentro de una copa reflectante formada en el marco principal.
Las capas de material específicas determinanla emisión del LEDcolor: tipo p-n-las capas GaP:N (fosfuro de galio con nitrógeno añadido) producen luz verde; Las capas p-n-tipo GaAsP:N (fosfuro de arseniuro de galio con nitrógeno añadido) emiten luz naranja y amarilla; y las capas GaP:Zn,O tipo p- (fosfuro de galio con zinc y oxígeno añadidos) generan luz roja.
Dos avances importantes, desarrollados en la década de 1990,capacidades LED ampliadas: LED basados en fosfuro de aluminio, galio e indio, que emiten luz de manera eficiente en todo el espectro de verde a rojo-naranja, y LED de emisión azul-hechos de carburo de silicio o nitruro de galio. Los LED azules se pueden agrupar con otros LED para crear todos los colores-incluido el blanco-lo que permite pantallas móviles-a todo color.
Cualquier LED puede actuar como fuente de luz para sistemas de transmisión de fibra óptica-de corto alcance-, es decir, aquellos que cubren distancias de menos de 100 metros (330 pies). Sin embargo, para la fibra óptica de largo-alcance, las propiedades de emisión de la fuente de luz deben alinearse con las características de transmisión de la fibra óptica-y, en este caso, el infrarrojo.Los LED se adaptan mejor que los LED de luz-visible. Las fibras ópticas de vidrio experimentan sus pérdidas de transmisión más bajas en la región infrarroja, específicamente en longitudes de onda de 1,3 y 1,55 micrómetros. Para igualar estas propiedades, los LED se fabrican utilizando fosfuro de arseniuro de galio e indio en capas sobre un sustrato de fosfuro de indio. La composición exacta de este material se puede ajustar para garantizarel LED emite energía con precisióna 1,3 o 1,55 micrómetros.
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