LED´SLED´S

• IntroducciónIntroducción• HistoriaHistoria• EvoluciónEvolución• Qué son y como Qué son y como

funcionanfuncionan• CaracterísticasCaracterísticas• AplicacionesAplicaciones• Ventajas y Ventajas y

desventajasdesventajas

IntroducciónIntroducción• Se trata de Se trata de

lámparas en lámparas en estado sólido sin estado sólido sin filamento, gas filamento, gas inerte o vidrioinerte o vidrio

• Es básicamente un Es básicamente un semiconductor semiconductor unido a dos unido a dos terminalesterminales

• Posee un Posee un encapsulado de encapsulado de resina epoxiresina epoxi

• Sus siglas Sus siglas significan diodo significan diodo emisor de luzemisor de luz

• Cuando se hace Cuando se hace circular circular electricidad a electricidad a través de él brilla través de él brilla por un efecto por un efecto denominado denominado electroluminiscencelectroluminiscenciaia

HistoriaHistoria• Descubierto en el Descubierto en el

1962 por el Dr 1962 por el Dr Nicholas Holonyak Nicholas Holonyak el primer LED el primer LED comercial de galio, comercial de galio, arsénico y fósforo arsénico y fósforo capaz de emitir en capaz de emitir en tono rojo (650 nm tono rojo (650 nm aprox) y producido aprox) y producido en masa por la en masa por la General Electric General Electric americanaamericana

HistoriaHistoria• La introducción del LED La introducción del LED

de galio aluminio y de galio aluminio y arsénico en los 80 arsénico en los 80 supone un gran avance supone un gran avance al incrementar hasta 10 al incrementar hasta 10 veces su brilloveces su brillo

• En los años posteriores En los años posteriores se desarrollan se desarrollan diferentes materiales, diferentes materiales, para producir distintas para producir distintas tonalidades como tonalidades como ámbar y verdeámbar y verde

HistoriaHistoria• En los años 90 se En los años 90 se

conseguirán conseguirán elaborar todos los elaborar todos los colores del colores del espectro visible espectro visible básico con la básico con la elaboración del elaboración del LED azul por parte LED azul por parte del Dr Shuji del Dr Shuji Nakamura de la Nakamura de la empresa Nichia empresa Nichia Corp de origen Corp de origen japonés.japonés.

HistoriaHistoria

• A partir de este se A partir de este se dispara el uso del dispara el uso del LED disponiendo LED disponiendo de varios colores y de varios colores y con vidas útiles de con vidas útiles de unas 100.000 unas 100.000 horas frente a las horas frente a las 8000 que ofrece 8000 que ofrece una bombilla una bombilla normalnormal

LEDs, qué son y cómo LEDs, qué son y cómo funcionanfuncionan

• Diodos emisores de Diodos emisores de luz cuando se luz cuando se polarizan polarizan directamentedirectamente

• Fenómeno que tiene Fenómeno que tiene lugar: emisión lugar: emisión espontáneaespontánea

• Emisión espontánea Emisión espontánea recombinación recombinación radiativaradiativa

• Diodo unión p-nDiodo unión p-n

SemiconductoresSemiconductores

• Diagramas de bandas de energíaDiagramas de bandas de energía• Intrínsecos: libres de impurezas Intrínsecos: libres de impurezas Si Si• Extrínsecos o dopados:Extrínsecos o dopados:

a.a. Tipo p: conducción por huecosTipo p: conducción por huecos

b.b. Tipo n: conducción por eTipo n: conducción por e--

• Tipo p + Tipo n Tipo p + Tipo n Diodo p-n Diodo p-n

DiodosDiodos

• Unión p-n: Unión p-n: semiconductor semiconductor más simplemás simple

• Corriente en un Corriente en un único sentidoúnico sentido

• Polarización Polarización directadirecta

• Salto de banda Salto de banda 0.6 V0.6 V

De diodos a LEDsDe diodos a LEDs• Salto de banda = Salto de banda =

0.6V 0.6V LED normal LED normal• Salto de banda = Salto de banda =

1.3V 1.3V LED LED infrarrojoinfrarrojo

• Salto de banda = Salto de banda = 1.8V 1.8V LED rojo LED rojo

• Salto de banda = Salto de banda = 2.5V 2.5V LED verde LED verde

• Salto de banda > Salto de banda > 5V 5V LED LED ultravioletaultravioleta

Construir el LEDConstruir el LED

• Formado por Si + impurezas: Ga, Al, B, C, Formado por Si + impurezas: Ga, Al, B, C, N, P, As y Ge.N, P, As y Ge.

• Substrato cristalino Substrato cristalino Consistencia Consistencia mecánicamecánica

• Capas de materiales semiconductores Capas de materiales semiconductores sobre el substrato cristalino sobre el substrato cristalino Crecimiento epitaxialCrecimiento epitaxial

Características del Características del LEDLED

• Fácil fabricación, no llevan espejosFácil fabricación, no llevan espejos• Alta eficiencia cuántica externaAlta eficiencia cuántica externa• Apto para el acoplo de luz a la fibra Apto para el acoplo de luz a la fibra

ópticaóptica• Estructura sencillaEstructura sencilla• Bajo costeBajo coste• Dispositivos fiables, no sufren Dispositivos fiables, no sufren

degradacióndegradación

Espectro del LEDEspectro del LED

• Determinado por emisión espontáneaDeterminado por emisión espontánea• IRED: región infrarrojaIRED: región infrarroja• VLED: región visibleVLED: región visible• LWLED: emiten > 1mmLWLED: emiten > 1mm• Frecuencia emisión depende de Frecuencia emisión depende de

materiales semiconductoresmateriales semiconductores

AplicacionesAplicaciones

• IluminaciónIluminación• Señalización vialSeñalización vial• Mandos control Mandos control

remotoremoto• Cultivo hidroponíaCultivo hidroponía• Displays Displays

numéricosnuméricos• Juguetes Juguetes • MedicinaMedicina

• BalizaciónBalización• ModaModa• Etc...Etc...

IluminaciónIluminación

• En iluminación En iluminación tradicional tradicional substituye muy substituye muy eficientemente a eficientemente a las luces las luces convencionales convencionales con un mayor con un mayor aprovechamiento aprovechamiento energético y energético y ahorro en ahorro en mantenimientomantenimiento

Señalización vialSeñalización vial

• De aparición De aparición relativamente relativamente recientereciente

• Presenta mayor Presenta mayor luminosidadluminosidad

• Algunas ciudades Algunas ciudades como St Paul en como St Paul en Minessota ya han Minessota ya han cambiado todas cambiado todas sus señales a LEDssus señales a LEDs

Comparativa de Comparativa de SemáforosSemáforos

Semáforo tradicionalSemáforo tradicional Sistema LEDSistema LED

Duración media de 6 Duración media de 6 mesesmeses

Duración media de 10 Duración media de 10 años años

Se da el llamado efecto Se da el llamado efecto fantasma por reflejo fantasma por reflejo solarsolar

Alto contraste con la luz Alto contraste con la luz solarsolar

Una lente de 300mm Una lente de 300mm consume al año 1314 consume al año 1314 KWKW

La misma lente solo La misma lente solo consume 131,4 KWconsume 131,4 KW

Cultivos hidropónicosCultivos hidropónicos• Pueden emitir en Pueden emitir en

una sola longitud una sola longitud de onda, requisito de onda, requisito indispensable para indispensable para hidroponíahidroponía

• No aumentan la No aumentan la temperatura temperatura ambienteambiente

• Muy resistentes a Muy resistentes a la humedadla humedad

• Gran ahorro Gran ahorro energéticoenergético

Usos médicosUsos médicos• Babyblue System para Babyblue System para

fototerapia neonatalfototerapia neonatal• Diseñada para combatir la Diseñada para combatir la

ictericia e ictericia e hiperbilirrubenia neonatalhiperbilirrubenia neonatal

• La longitud de onda La longitud de onda emitida está probada emitida está probada como la más eficiente como la más eficiente para la eliminación de para la eliminación de bilirrubinabilirrubina

• Sin emisiones Sin emisiones ultravioletas e infrarrojas ultravioletas e infrarrojas para no dañar al neonatopara no dañar al neonato

• Sin incremento de Sin incremento de temperatura para temperatura para prevenir deshidrataciónprevenir deshidratación

Displays y vallas Displays y vallas publicitariaspublicitarias

• Resistentes a los Resistentes a los golpes y a la golpes y a la intemperie, intemperie, adaptados a todas adaptados a todas las necesidades de las necesidades de mercadomercado

Incluso moda....Incluso moda....

• Requieren de una Requieren de una batería de muy batería de muy poco pesopoco peso

• No produce calorNo produce calor• Muy resistenteMuy resistente• Disponible en Disponible en

varios colores y varios colores y diseñosdiseños

Ventajas y Ventajas y desventajasdesventajas

Ventajas:Ventajas:• Gran ahorro energético Gran ahorro energético

(90% aprox)(90% aprox)• Gran resistencia Gran resistencia

gracias al encapsulado gracias al encapsulado de resinade resina

• Durabilidad cercana a Durabilidad cercana a 20 veces mayor20 veces mayor

• Capacidad de selección Capacidad de selección de una única longitud de una única longitud de ondade onda

• No desprenden calorNo desprenden calor

Desventajas:Desventajas:• Su precio es Su precio es

superior al de una superior al de una bombilla bombilla convencionalconvencional

• Dificultades para Dificultades para emitir luz blancaemitir luz blanca

Actuales vías de Actuales vías de investigacióninvestigación

• Los OLEDs o LED Los OLEDs o LED orgánicos prometen orgánicos prometen una bajada del coste una bajada del coste de producción que de producción que rentabilizara mas aun rentabilizara mas aun su usosu uso

• La Universidad de La Universidad de California (proyecto California (proyecto del Dr. Klimov y Dr. del Dr. Klimov y Dr. Hauffbauer) ha Hauffbauer) ha desarrollado el primer desarrollado el primer nanocristal-LED capaz nanocristal-LED capaz de emitir luz blanca de emitir luz blanca por si solopor si solo