Un diodo LED es un dispositivo semiconductor que emite luz monocromática cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. Sus siglas provienen del Inglés (Light Emitting Diode) : Led. Como otros dispositivos de presentación, los Leds pueden proporcionar luz de diferentes colores . El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. El material de un Led está compuesto principalmente por una combinación semiconductora.
Un diodo LED, (diodo emisor de luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz monocromática cuando se polariza en directa (el terminal positivo de la fuente está conectado al material tipo p y el negativo al material tipo n) y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, éstos últimos reciben la denominación de diodos IRED (Infra-Red Emitting Diode).
El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de cristal que usualmente se emplean en las bombillas. Aunque el plástico puede estar coloreado es sólo por razones estéticas ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente la cubierta tiene una cara plana que indica el cátodo que además es más corto que el ánodo.
Al contrario que las lámparas incandescentes que pueden alimentarse con corriente alterna o continua, el diodo LED funciona de forma continua sólo con ésta última ya que únicamente conduce la electricidad cuando se polariza en directa al igual que los diodos pn convencionales. Debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa. el voltaje de operación va desde 1,5 a 2,2 voltios aproximadamente y la gama de intensidades que debe circular por él va de 10 a 40 mA en los diodos de color rojo y de 20 a 40 mA para los otros LEDs. El primer diodo LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado en 1962.
Principio físico
El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria.
Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos (falta de electrones en un semiconductor, por lo que tendrá la misma carga que el electrón pero positiva) de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Cuando los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a ocupar los huecos, cayendo desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa o "direct bandgap" con la energía correspondiente a su banda prohibida, como el Nitruro de Galio (estas emisiones son mucho más probables en semiconductores de banda prohibida directa que en los semiconductores de banda prohibida indirecta como el Silicio).
La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y sólo es visible en diodos como los LEDs de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible.
En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible, mediante sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.
A diferencia de las lámparas de incandescencia cuyo funcionamiento es por una determinada tensión, los Led funcionan por la corriente que los atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión constante debe estar protegida por una resistencia limitadora.
Si la corriente aplicada es suficiente para que entre en conducción el diodo emitirá una cierta cantidad de luz que dependerá de la cantidad de corriente y la temperatura del Led. La luminosidad aumentará según aumentemos la intensidad pero habrá que tener en cuenta la máxima intensidad que soporta el Led.
Antes de insertar un diodo en un montaje tendremos que tener el color del diodo para saber la caída de tensión parámetro necesario para los cálculos posteriores:
La frecuencia de la radiación emitida y por ende su color, dependerá de los materiales empleados.
Los LEDs blancos han alcanzado un rendimiento de más de 100 lúmenes/vatio en el laboratorio. Un Led blanco combina un LED azul y un fósforo para obtener su luz blanca.