¿Que son los leds?

LED viene de las siglas en inglés deLight-Emitting Diode (diodo emisor de luz), los leds básicamente son lámparas de estado sólido, o sea sin filamento ni gas inerte que lo rodee, ni cápsula de vidrio que lo recubra. El led es un semiconductor unido a dos terminales cátodo y ánodo (negativo y positivo respectivamente) recubierto por una resina epoxi transparente. Cuando una corriente circula por el led se produce un efecto llamado electroluminiscencia o sea el led emite luz monocromática en frecuencias que van desde el infrarojo pasando por todo el espectro de luz visible y llega hasta el ultravioleta.

¿De que época datan?
El primer led practico se dio a conocer en 1962.

¿Donde se utilizan?
Los leds empezaron a utilizarse en un principio como indicadores en muchos equipos de uso doméstico, como indicadores on/off, vúmetros, displays numéricos, etc. Este fue el uso principal por muchos años debido fundamentalmente a su baja luminosidad. Hoy en día se están utilizando cada vez mas en cartelería en exteriores e iluminación como reemplazo de lámparas incandescentes gracias a su mejorada eficiencia lumínica. Otras aplicaciones son Carteles de mensajes variables (VMS), pantallas gigantes, semáforos y señales de transito, reemplazo de luces de posición, frenos e iluminación interior en automóviles, terapias de luz infrarroja en aplicaciones medicas, barreras infrarrojas, controles remotos, etc.

¿Que ventajas tienen los leds en comparación con las lámparas incandescentes?
Poseen varias ventajas dentro de las cuales podemos citar: Reducido tamaño: Solo unos pocos milímetros cúbicos, Reducido consumo de energía: Generalmente en el orden de 100mw, comparado con 1 watt de las lámparas mas pequeñas. Elevada eficiencia de conversión: Esto es gran parte de la energía eléctrica de entrada es transformada en energía lumínica. Larga vida útil: Hasta 100.000 horas de vida útil comparado con 8.000 horas de vida útil de una buena lámpara incandescente. Elevada resistencia mecánica: Al ser elementos 100% sólidos, resisten golpes y vibraciones mucho mejor que una lámpara incandescente. Elevado tiempo de respuesta: Usualmente en el orden de los 0,1 microsegundos en comparación con mas de 20 milisegundos para las lámparas incandescentes, esto permite utilizar los leds en forma multiplexada como en los displays alfanuméricos o en aplicaciones de telecomunicación por aire o por fibra óptica.

¿Como conecto un led a una batería o fuente de alimentación?
En led es un diodo y como tal posee un cátodo y un ánodo y a diferencia de las lámparas incandescentes que están especificadas para una tensión de trabajo determinada, los leds están especificados para una corriente de trabajo determinada, que para un caso típico ronda en los 20 ma. Por lo que debemos limitar esta corriente con una resistencia. La forma típica de conectar un led a una fuente de tensión se muestra en la siguiente figura:

El cátodo se conecta a negativo de la batería y el ánodo a la resistencia. La forma de calcular dicha resistencia esta dada por la ley de Ohms por la siguiente formula: Resistencia = (Vbat – V led)/ Iled La resistencia esta expresada en Ohms, Vleds es la tensión que cae en los extremos del led cuando circula una corriente (expresada en Amperes = Iled) típicamente es 1,5 volts para un led infrarrojo, 1,8 Volts para un led rojo, 2,3 volts para un led verde y 3,8 volts para un led azul (mayor tensión mientras mas elevada sea la frecuencia de emisión)Por ejemplo si quiero conectar un led rojo a una batería de 9 Volts y quiero que circule una corriente de 20 ma. por le led la resistencia será: R = (9V. – 1,8V.)/0,02 A = 360 Ohms.

¿Como identifico los terminales del led?
Por regla general tenemos que el terminal mas corto señala el cátodo.

¿Que pasa si conecto un led al revés?
Simplemente no encenderá y esto no representa un problema en la mayoría de los casos pero si la tensión de la batería es elevada la corriente de perdida del led aumenta y puede llevar el led a la destrucción (ya que en inversa se comporta en forma similar a un diodo Zenner) por eso si se va a conectar un led a una fuente de alterna conviene rectificar dicha tensión con un diodo (ej:1N4007).

TIPOS DE LEDs

Los diodos LED se clasifican en cinco variantes: 1.- Estándar o común. 2.- De alta luminosidad. 3.- Agrupados. 4.- Matrices de LEDs. 5.- Agrupados como fuente de iluminación. Diodos LED estándares o comunes. A la izquierda, con forma redondeada; a la derecha, con forma rectangular. 1- Estándar o común.- Este tipo diodo LED es el más comúnmente utilizado en la mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos. Su forma más habitual es redondeada o cilíndrica con el extremo superior en forma de bóveda. Su diámetro puede variar entre los 3 y los 5 mm, aunque se pueden encontrar también con otras formas, como rectangulares, por ejemplo. Los diodos LEDs más comunes se fabrican, normalmente, de colores rojo, verde y amarillo. 2- De alta luminosidad.- Se asemejan mucho a los LEDs comunes, aunque pueden ser de mayor tamaño y sobre todo poseen más intensidad lumínica. Se fabrican con encapsulado transparente o con colores tenues. Pueden emitir luz roja, anaranjada, amarilla, verde, azul y blanca de acuerdo con la composición del chip. Se fabrican también con casquillo de rosca y bayoneta (presión) para colocarlos directamente en el portalámparas. Conjunto de LEDs de alta luminosidad formando parte de una lámpara portátil de campismo. 3- Agrupados.- Se componen, generalmente, de dos o más LEDs colocados dentro de la misma cápsula, lo que permite obtener variedad de colores en la luz que estos emiten. Cuando se agrupan solamente dos LEDs, cada uno de ellos emite un color independiente si se energizan por separado, pero cuando se encienden los dos juntos emiten otro color diferente. La combinación más frecuente consiste en integrar uno de color rojo y otro de color verde. Este tipo de LED lo encontramos comúnmente instalado, por ejemplo, en los cargadores de baterías. Cuando se coloca una batería para cargarla en uno de estos dispositivos, generalmente el LED emite luz de color rojo al comienzo de la carga, cambiando a luz verde cuando ésta se encuentra ya cargada. LED tipo “SMD” (Surface Mount Device – Dispositivo de montaje superficial), en esta foto extremadamente ampliado, montado sobre una tarjeta de un circuito impreso. Este dispositivo específico es del tipo agrupado por estar integrado por dos LEDs dentro de una misma cápsula y emiten luz de dos o tres colores diferentes. Su tamaño es de unos 3 mm aproximadamente. Otra variante agrupada es la que contiene tres LEDs para formar una triada “RGB” (Red-Green-Blue/Rojo-Verde-Azul). El tipo más común “RGB” tiene amplio uso en iluminación decorativa, pues generalmente se obtienen 16 combinaciones de colores diferentes, incluyendo el blanco. Los colores de este tipo de LED se pueden seleccionar y cambiar manualmente por medio de un mando remoto. En fachadas de edificios, ambientación y otros ornamentos, la variación de colores se puede controlar también por medio de ordenadores. Los diodos agrupados RGB se emplean igualmente para formar pantallas de televisión gigantes (tipo“Jumbo”) , muy empleadas en espectáculos masivos al aire libre. 4- Matrices de diodos.- Constituyen agrupaciones de LEDs colocadas en varias hileras siendo muy utilizadas en paneles informativos alfanuméricos (para formar números y letras). La agrupación más común es la de LEDs rojos, aunque las hay que muestran también la información en otros colores. Otra aplicación de las matrices de diodos son los “displays” de 7 segmentos. En algunos equipos de sonido se emplean también matrices de diodos en sustitución del antiguo vúmetro analógico, con la finalidad de medir, de forma digital, los decibeles o niveles de audio, siendo muy utilizado en los mezcladores de sonido. Display de matriz de diodos numérica, muy utilizada para mostrar la frecuencia sintonizada en los radiorreceptores o mostrar la hora en los relojes digitales. 5- Fuente de iluminación.- De un tiempo a esta parte, la tecnología de los diodos LEDs ha experimentado un gran avance hasta tal punto que actualmente se pueden sustituir las lámparasincandescentes por lámparas LED en una gran variedad de aplicaciones de iluminación en general. En el mercado se pueden encontrar para uso doméstico con potencias que van desde 1 a 25 watt (W), equivalentes a lámparas incandescente entre 10 y 150 watt y con tonalidades o temperatura de color parecidas a las que se obtienen con las lámparas ahorradoras CFL. Para alcanzar la potencia en watt (W) requerida, se agrupan varios LEDs. Las lámparas de este tipo que emiten una luz más potente están provistas con un disipador de calor y con casquillo de rosca, de presión, u otro tipo de conector similar para que se pueda retirar la lámpara incandescente o halógena del portalámpara y sustituirla directamente por una lámpara LED, sin que sea necesario sustituir el portalámparas ni realizar ninguna otra adaptación previa. Al igual que las lámparas ahorradoras CFL, las lámparas LED están provistas de un controlador encargado de regular la tensión y corriente que fluye a través de los chips que componen la lámpara. Diodos emisores de una intensidad mayor de luz se están empleando actualmente como fuentes de iluminación de uso general. En muchos casos físicamente son muy parecidos a las lámparas incandescentes y halógenas, por lo que se puede sustituir directamente cualquier lámpara de esos tipos por una formada por LEDs. En la foto de la izquierda se puede observar una lámpara incandescente tradicional situada junto a otra formada por un conjunto de LEDs emisores de luz blanca. Ambas utilizan el mismo tipo de casquillo más comúnmente empleado de rosca tipo “Edison” o E-27. En la foto de la derecha aparece otra lámpara del tipo dicroica, integrada también por un conjunto de LEDs emisores de luz blanca y casquillo de rosca tipo E-14, de menor diámetro que el casquillo de rosca común. A continuación se muestran dos tablas. La primera compara los watts de consumo existentes entre una lámpara LED, una incandescente y otra ahorradora CFL para obtener la misma iluminación, así como el correspondiente flujo luminoso en lúmenes (lm). La segunda tabla muestra la clasificación de los diferentes tipos de luz que se pueden encontrar en las lámparas LEDs de alta intensidad para iluminación en general y las tonalidades o temperatura de color de luz blanca correspondiente, medida en grados Kelvin (ºK). TABLA DE COMPARACIÓN DE CONSUMO DE LAS LÁMPARAS LED CON OTROS TIPOS DE LÁMPARAS. Consumo del LED en watt (W) Consumo equivalente de la bombilla incandescente en watt (W) Consumo equivalente de una bombilla CFL en watt (W) Flujo luminoso en lúmenes (lm) 1 7 – 50 – 80 3 15 – 120 – 180 5 25 – 155 – 189 7 40 9 180 – 220 10 60 11 500 12 80 15 650 – 750 15 100 20 700 20 150 32 950 TABLA DE CLASIFICACIÓN DE DIFERENTES TIPOS DE LUZ EMITIDA POR LOS DIODOS LED Y LA CORRESPONDIENTE TEMPERATURA DE COLOR EN GRADOS KELVIN (ºK) Tipo de luz Comparación con otras fuentes de iluminación Temperatura del color en grados kelvin (ºK) Blanco cálido (Warm White) Aproximadamente como las incandescentes 2600 – 3500 Luz blanca neutra(Neutral White) Blanca aproximada a las fluorescentes 3500 Luz fría (Cool White) Azulada 3600 – 4900 Luz del día (Daylight) Blanca 5000 – 6300 HB (High-brightness) Blanco brillante –