Diodos LED
(20 267)El principio de funcionamiento del diodo led
Los diodos son elementos semiconductores, cuya estructura se basa en el uso de la unión p-n. Se caracteriza por una resistencia prácticamente nula cuando está polarizado hacia adelante, siempre que se exceda un pequeño valor de voltaje, llamado voltaje de difusión. En el caso de la polarización inversa de la unión p-n, presenta una resistencia casi infinitamente grande, y la pequeña cantidad de corriente que puede pasar a través de la unión polarizada inversa se denomina corriente inversa o corriente de deriva. La propiedad descrita de la unión p-n se define como conducción de corriente asimétrica. Entre todos los tipos de estos elementos, uno de los más comunes son los diodos emisores de luz, también conocidos como diodos LED (ang. Light-Emiting Diode).
Características del led
El diodo LED (Light-emitting diode), como elemento semiconductor optoelectrónico que emite luz, se utiliza ampliamente en electrónica. Este elemento contiene en su estructura una unión "p-n", que es una unión de dos semiconductores no autónomos con diferentes tipos de conductividad (p-cátodo, n-anodo). El diodo LED, después de suministrar electricidad, emite luz en el rango visible, infrarrojo (IR) o ultravioleta (UV) como resultado de la electroluminiscencia. Este fenómeno se basa en la recombinación de electrones con huecos de electrones, lo que da como resultado la liberación de energía en forma de fotones (electroluminiscencia). El color de la luz depende del material utilizado para fabricar el semiconductor. Puede ser, entre otros, arseniuro de galio, fosfuro de galio o arsenofosfuro de galio. Este tipo de diodo se caracteriza por su alta eficiencia, larga vida y alto valor de luminancia. Muchos de ellos también se distinguen por un bajo consumo de energía, aunque, por ejemplo, los diodos COB (Chip on Board) son una excepción a este respecto. Las aplicaciones incluyen la señalización, por ejemplo, la presencia de energía o el funcionamiento del dispositivo, iluminación especial para tiendas o alumbrado público, y muchas otras. Al seleccionar, se deben seguir los parámetros principales de los LED: eficiencia luminosa, potencia o corriente máxima. La clave es la corriente nominal. También vale la pena considerar el color del diodo o el método de montaje.
El uso de los diodos LED
Los diodos led son una fuente de luz cada vez más común que se utiliza, entre otros, en para la señalización, por ejemplo, en forma de lámparas de control, como píxeles individuales en varios tipos de pantallas, pero también como fuentes de luz que reemplazan las bombillas tradicionales o las luces halógenas, incluso reemplazando la iluminación estándar de automóviles, incluida la llamada xenones. Esto se debe principalmente a su alta durabilidad y bajo consumo de energía, pero también a su alta eficiencia, bajo voltaje de suministro, bajas pérdidas de energía y pequeñas dimensiones con alto valor de luminancia.
Construcción del diodo led
Los diodos emisores de luz, como su nombre indica, se basan en el fenómeno de la luminiscencia. A diferencia de las bombillas incandescentes ordinarias, donde el brillo provoca un filamento calentado a alta temperatura, en los diodos LED la energía de la corriente eléctrica se convierte directamente en luz y, de hecho, en energía en forma de cuantos de radiación electromagnética. Los diodos LED pueden emitir, además de luz visible de varios colores, radiación infrarroja o ultravioleta. Los LED específicos emiten radiación electromagnética en un rango de longitud de onda estrecho, lo que significa que brillan con un color definido. El color de la luz del diodo depende del tipo de semiconductor y, más específicamente, del material semiconductor que se utilizó para construir su unión.
La luz blanca es la suma de todos los colores que ve el ojo humano, sumados, por lo que construir un diodo que brille con luz de este color requiere soluciones especiales. Uno de ellos es la colocación de tres LED rojos, verdes y azules en una carcasa, que, con la intensidad luminosa adecuadamente seleccionada de cada uno de ellos, permite obtener un color blanco. La desventaja de esta solución es el alto precio, mientras que la ventaja de este tipo de LED es la alta eficiencia lumínica. Otra solución utiliza diodos emisores de luz ultravioleta y un fósforo que, cuando es excitado por este tipo de luz, brilla en blanco. Esta solución es más barata, pero los diodos que utilizan el fenómeno descrito tienen menor eficiencia. El problema en este caso también es la eliminación completa de la radiación ultravioleta dañina. El último método consiste en utilizar un diodo azul y un fósforo amarillo. El fósforo es excitado por la radiación LED y emite luz de diferente longitud de onda (luz amarilla). La proporción de la radiación del LED y el fósforo determina el color de la luz que perciben las personas. De esta forma, se puede obtener luz cálida o fría, dependiendo del tipo específico de fósforo utilizado.
Selección del diodo LED
Los diodos se pueden encontrar en muchas carcasas diferentes y están disponibles para montaje en superficie (SMD) y orificio pasante (THT). El primero de estos métodos se usa ampliamente principalmente en electrónica de pequeño tamaño, pero no solo. Los ejemplos incluyen diodos de control montados en placas de desarrollo de microcontroladores, diodos de notificación en teléfonos inteligentes y controles en varios electrodomésticos e incluso en dispositivos industriales.
Conexión de diodos LED, voltaje directo y fuente de alimentación
Hay varios aspectos a los que se debe prestar atención al conectar los LED en el sistema. Uno de los más importantes es limitar la corriente que fluirá a través del diodo, que es crucial para no sobrecalentarlo y quemarlo. Esto se puede hacer con una resistencia conectada en serie, cuyo valor de resistencia debe seleccionarse en función de la tensión de alimentación y la corriente que debe fluir a través del diodo. Esto se puede calcular usando la ley de Ohm, que dice que la corriente que fluye a través de un conductor es proporcional al voltaje entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia de este conductor Escribiéndolo en forma de fórmula matemática, obtenemos R=U/I, la tensión de alimentación menos la caída de tensión en el diodo, expresada en voltios. [V], y I - el amperaje seleccionado [A]. R es en cambio el valor de la resistencia de resistencia buscada, expresada en ohmios [Ω]. Cuanto mayor sea el valor de la corriente que fluye a través del diodo, más intenso brillará. Esta dependencia es lineal en gran medida, pero se debe tener en cuenta el valor de la corriente nominal del diodo, que no debe superarse. Esto puede dañarlo permanentemente al generar demasiado calor sobre él. Si el usuario tiene la intención de utilizar una mayor cantidad de diodos conectados en serie, vale la pena familiarizarse con el tema de suministrar tales sistemas con una fuente de corriente constante, por ejemplo, en forma de una fuente de alimentación adecuada. Esto permite que la corriente de la misma intensidad fluya a través de todos los diodos, que no cambiará incluso en el caso de un cortocircuito en uno o más de ellos. Este tipo de solución se utiliza, entre otras en tiras de LED cada vez más populares, utilizadas como iluminación o decoración de interiores.
Potencia del diodo LED
Dependiendo de la aplicación y las expectativas, también se debe seleccionar la potencia del diodo, cuya unidad se da en vatios [W] y su brillo, que se da en lúmenes [lm] o candelas [cd]. Los diodos que sirven, por ejemplo, como controles no necesitarán alta potencia y brillo, pero los LED más potentes para aplicaciones de iluminación, por ejemplo, en linternas o como iluminación de habitaciones, deberán tener estos parámetros mucho más altos.
Diodos emisores de luz LED
Por supuesto, al elegir un diodo emisor de luz, también vale la pena prestar atención a su carcasa, dimensiones o ángulo de iluminación, que puede ser muy estrecho, por ejemplo, 10°, pero también muy ancho, llegando incluso a 175°. A veces, el color de la lente LED también puede ser importante. En este caso, lo mejor es prestar atención a la longitud de onda emitida.
Diodos LED en la oferta de TME
El almacén de electrónica de TME ofrece LED en una amplia gama de tipos y parámetros. En los filtros del buscador, puede elegir el tipo de LED, el color de la luz, la tensión de funcionamiento o la corriente de alimentación máxima (desde 1mA hasta 6000mA). TME ofrece tanto elementos individuales como fuentes de luz listas para usar en forma de cintas, tiras y módulos. Al elegir, también vale la pena verificar la variante de montaje: THT o SMD.
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