Diodos emisores de luz.

Los diodos emisores de luz (Light-Emitting Diodes, LEDs) y los fotodiodos (Photodiodes) pertenecen a una familia de dispositivos semiconductores capaces de transformar una forma de energía en otra. Mientras que un LED convierte la energía eléctrica en energía luminosa, un fotodiodo realiza el proceso inverso, transformando la energía luminosa en una señal eléctrica.

Fig. : Electroluminiscencia en un LED.

El diodo emisor de luz (Light-Emitting Diode, LED) es un dispositivo semiconductor que convierte la corriente eléctrica en luz visible o infrarroja mediante el fenómeno de la electroluminiscencia (Electroluminescence). Debido a su elevada eficiencia, bajo consumo y larga vida útil, los LED se utilizan ampliamente en indicadores luminosos, pantallas electrónicas, iluminación, instrumentación y sistemas de comunicaciones ópticas.

Fig. : Símbolos

El funcionamiento del LED se basa en la recombinación de electrones y huecos dentro de una unión PN (PN junction) polarizada directamente (Forward bias). Cuando se aplica una polarización directa, los electrones atraviesan la unión desde la región N hacia la región P, donde se recombinan con los huecos.

Durante esta recombinación, un electrón desciende desde la banda de conducción (Conduction band) hacia un hueco de la banda de valencia (Valence band), liberando energía en forma de un fotón (Photon). Cuando el material semiconductor es adecuado, esta energía se manifiesta como luz visible o radiación infrarroja.

En materiales como el silicio y el germanio, la mayor parte de la energía liberada se transforma en calor, por lo que prácticamente no producen emisión luminosa. En cambio, materiales como el arseniuro de galio (Gallium Arsenide, GaAs) y otros compuestos semiconductores presentan una elevada eficiencia luminosa.

La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa que circula por el diodo, por lo que el brillo puede controlarse modificando dicha corriente.

$$ L \propto I_D $$

donde:

• L: intensidad luminosa emitida (Light output).
• I_D: corriente directa del diodo (Forward current).

El color de la luz emitida depende del material semiconductor utilizado durante la fabricación del LED. Entre los materiales más empleados se encuentran:

• Arseniuro de galio. (Gallium Arsenide, GaAs). Emite principalmente radiación infrarroja.
• Fosfuro arseniuro de galio. (Gallium Arsenide Phosphide, GaAsP). Produce luz roja o amarilla.
• Fosfuro de galio. (Gallium Phosphide, GaP). Produce luz roja o verde.
• Otros compuestos semiconductores modernos permiten obtener luz azul, blanca, ámbar y numerosos colores adicionales.

• Funciona únicamente con polarización directa (Forward bias).
• Convierte energía eléctrica en energía luminosa mediante electroluminiscencia (Electroluminescence).
• Presenta bajo consumo de energía.
• Tiene una vida útil muy prolongada.
• Produce muy poco calor en comparación con otras fuentes luminosas.
• Posee alta velocidad de conmutación, siendo apto para comunicaciones ópticas (Optical communications).
• Su intensidad luminosa depende de la corriente directa aplicada.

• Indicadores luminosos. (Indicator lights).
• Pantallas electrónicas y displays de siete segmentos. (Electronic displays, seven-segment displays).
• Iluminación industrial, comercial y residencial. (Industrial lighting).
• Semáforos y señalización electrónica. (Traffic signals).
• Controles remotos por infrarrojos. (Remote controls).
• Sistemas de comunicaciones ópticas. (Optical communications).
• Enlaces mediante fibra óptica. (Fiber optics).
• Instrumentación electrónica y equipos de medición. (Electronic instrumentation).
• Equipos médicos y sistemas de automatización. (Medical equipment, automation systems).

• El LED (Light-Emitting Diode) es un diodo semiconductor que emite luz cuando está polarizado directamente.
• La emisión luminosa se produce por la recombinación de electrones y huecos en la unión PN (PN junction).
• La energía liberada durante la recombinación se transforma en fotones (Photons).
• El color de la luz depende del material semiconductor utilizado en su fabricación.
• La intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa (Forward current) del diodo.
• Los LED son dispositivos de alta eficiencia, bajo consumo y larga duración.
• Constituyen una de las principales fuentes de luz utilizadas en la electrónica moderna, la iluminación y los sistemas de comunicaciones ópticas.

Diodo emisor de luz. Diodo electroluminiscente.

(pluma luminosa). Dispositivo sensible a la luz, apropiado por su forma para manejarlo como una pluma, que permite a un usuario señalar o escribir información sobre una pantalla de presentación.

Dispositivo fotoeléctrico de gran sensibilidad, utilizado en unión de un tubo de rayos catódicos para detectar imágenes representadas sobre la pantalla del tubo; también se emplea para activar un ordenador de forma que cambie o modifique las imágenes representadas en la pantalla, de acuerdo con los movimientos de la pluma, que están bajo el control del programa del ordenador.