Led

[8]​ Los primeros ledes fueron fabricados como componentes electrónicos para su uso práctico en 1962 y emitían luz infrarroja de baja intensidad.Los primeros ledes se emplearon en los equipos electrónicos como lámparas indicadoras en sustitución de las bombillas incandescentes.Su investigación apareció en revistas científicas soviéticas, alemanas y británicas, pero el descubrimiento no se llevó a la práctica hasta varias décadas más tarde.En 1957, Braunstein también demostró que estos dispositivos rudimentarios podían utilizarse para establecer una comunicación no radiofónica a corta distancia.Hasta 1968, los ledes visibles e infrarrojos eran extremadamente costosos, del orden de 200 dólares por unidad, por lo que tuvieron poca utilidad práctica.[33]​ Por tanto ha sido necesario diseñar encapsulamientos más complejos ideados para conseguir una eficiente disipación de calor.De forma similar es posible introducir otros “fósforos” que generen luz verde o roja por fluorescencia.Sin embargo, en un simple led cúbico con superficies externas a 90 grados, todas las caras actúan como espejos angulares iguales.Dado que los ledes, una vez instalados, operan a altas temperaturas y con pérdidas de conducción, la eficiencia en realidad es mucho menor.Sin embargo, los científicos pudieron demostrar lo contrario, que si bien la vida del led puede acortarse, la caída de la eficiencia es menos severa a temperaturas elevadas.Descubrieron que dicha caída proviene de la recombinación Auger no radiativa producida con los portadores inyectados.[86]​[87]​ Los ledes de SiC tienen una eficiencia luminosa muy baja, no superior al 0,03 %, pero emiten en la región del azul visible.Investigaciones recientes han demostrado que los ledes UV disponibles en el mercado (365 nm) son eficaces en los dispositivos de desinfección y esterilización.Además, los módulos disponibles comercialmente no suelen estar optimizados para hacer mezclas suaves de color.Sin embargo, la apariencia de los objetos iluminados por esa luz puede modificarse a medida que el espectro varía.Por ejemplo, los ledes blancos dicromáticos presentan la mejor eficiencia luminosa (120 lm/W), pero la capacidad de representación cromática más baja.Los ledes blancos tricromáticos se encuentran en una posición intermedia, poseen una buena eficiencia luminosa (> 70 lm/W) y una razonable capacidad para la reproducción de color.Si bien este tipo de ledes puede jugar un buen papel en el mercado, antes hay que resolver algunos problemas técnicos.[106]​ Usualmente están fabricados con material semiconductor y pueden albergar desde ninguno a varios miles de electrones.El encapsulamiento también puede ser transparente o coloreado para poder mejorar el contraste y los ángulos de visión.Algunos HP-LED bien conocidos en esta categoría son los de la serie Nichia 19, Lumileds Rebel Led, Osram Opto Semiconductors Golden Dragon y Cree X-Lamp.[123]​ Semiconductor Seúl ha desarrollado ledes que puede funcionar con corriente alterna sin necesidad de un conversor DC.Cada emisor está conectado a un terminal separado para que pueda ser controlado independientemente de los otros.Si el voltaje inverso crece lo suficiente como para exceder la tensión de ruptura, fluye una corriente elevada y el led puede quedar dañado.Además son pequeños, duraderos y necesitan poca potencia, por lo que se utilizan en dispositivos portátiles como linternas.En lo que respecta al consumo se puede tomar como muestra una bombilla incandescente convencional de 40 vatios.En cuanto al ahorro en el impacto ambiental es posible cuantificarlo para cualquier país si se conoce la producción de CO2 por cada kW por hora.Se supone para el cálculo que tanto la bombilla como el conjunto led han funcionado durante 10 horas al día a lo largo de todo el año 2016.A cada uno de los colores (azul, amarillo, rojo, etc.) se le atribuye actividad prioritaria en un determinado proceso terapéutico, por ejemplo, favorecer la cicatrización (luz azul), atacar a determinada cepa de bacterias (varios colores), aclarar las manchas dérmicas (luz roja), etc.Esto podría ser utilizado, por ejemplo, en una pantalla táctil que registra la luz reflejada desde un dedo o un estilete.
Partes de un led convencional. Las superficies planas del yunque y del poste dentro del encapsulamiento de epoxi actúan como anclajes para evitar que los conductores se desplacen por un esfuerzo mecánico o por vibraciones
Imagen ampliada de un led de montaje en superficie
La electroluminiscencia verde de un punto de contacto en un cristal de SiC reproduce el experimento original que realizó Round en 1907
Pantalla led de una calculadora científica TI-30 (aprox. 1978) que utiliza lentes de plástico para aumentar el tamaño visible de los dígitos
Ilustración de la Ley de Haitz donde se muestra la mejoría de la a lo largo del tiempo, empleando para ello una escala logarítmica en el eje vertical
Polarización directa de la unión P-N en un diodo led. Producción de fotones como consecuencia de la recombinación entre electrones y huecos (parte superior). El fenómeno de la recombinación observado en un diagrama de bandas de energía (parte inferior)
Esquema del circuito led alimentado con tensión continua incrementada gradualmente hasta que el led comienza a lucir
Ejemplo idealizado de los conos de luz producidos en una pieza de material semiconductor para una emisión procedente de un solo punto. La luz emitida por fuera de estos conos no puede salir fuera de la pieza. La ilustración de la izquierda representa una pieza formada por dos capas completamente traslúcidas mientras que la de la derecha muestra los “medios conos” formados cuando la capa superior es traslúcida y la capa del fondo es completamente opaca. Realmente, la luz se emite de igual forma en todas las direcciones del espacio desde la fuente, por lo que los espacios existentes entre los conos muestran que gran parte de la energía luminosa emitida por la fuente es atrapada dentro de la muestra y se pierde en forma de calor.
La mayoría de los materiales empleados en la producción de los led presentan índices de refracción muy elevados. Esto significa que mucha de la luz emitida es reflejada hacia el interior en la superficie externa del material en contacto con el aire. Por lo tanto, el aspecto de la extracción de la luz de los ledes es motivo de una gran dedicación en cuanto a investigación y desarrollo. Los conos de emisión de luz para las muestras reales de ledes son bastante más complejos que los producidos a partir de una sola fuente puntual. La zona de emisión de la luz es normalmente un plano bidimensional definido entre las dos capas de semiconductor. Cada átomo situado en este plano presenta un conjunto de conos de emisión análogos a los de la figura anterior. La figura es un esquema simplificado que muestra el efecto combinado de algunos conos de emisión. Los grandes conos laterales han sido cortados para mostrar las características del interior y reducir la complejidad de la imagen; en realidad, estos conos se deberían extender hasta los bordes opuestos dentro del plano bidimensional de emisión.
RGB-SMD-LED. Led RGB montado en superficie (surface mounted device). Este dispositivo muestra los tres colores complementarios rojo, verde y azul. Existen otros tipos de dispositivos como el Led COB (montado en placa) o el microled que por su geometría y distribución en la placa de montaje, son más eficientes energéticamente
Espectro resultante de la combinación de los ledes semiconductores de estado sólido azul, amarillo-verde y rojo de alto brillo. El ancho de banda espectral es de aproximadamente 24-27 nm para los tres colores
Led RGB para generar luz blanca
Espectro de un led blanco que muestra la luz emitida por el led de GaN (aproximadamente 465 nm) superpuesto al ancho de banda de la luz emitida por el fósforo de Ce ^ 3+
Foto de un montaje superficial con ledes de los tamaños más corrientes. Pueden ser bastante más pequeños que el típico led de lámpara de 5 mm que aparece en la esquina superior izquierda
Conjunto miniatura de ledes de color rojo, verde y azul en un montaje superficial diminuto (1.6x1.6x0.35 mm) con detalles de las soldaduras de oro
Diodos emisores de luz de alta potencia conectados a una base en estrella para led ( Luxeon , Lumileds )
Circuito básico para el encendido de un Led. Se compone de un led, una resistencia limitadora de corriente y una fuente de alimentación de tensión continua
Curva característica de un diodo led con sus zonas de polarización directa e inversa
Ilustración de un semáforo con ledes rojo, amarillo y verde