Diodos emisores de luz, conocidos como LEDs, son verdaderos héroes anónimos en el mundo de la electrónica. Ellos hacen trabajos muy diversos y se encuentran en todo tipo de artilugios electrónicos. A partir de ellos se forman los números en los relojes digitales, la transmisión de información de los controles remotos, iluminación e informan cuando los aparatos están conectados.

Agrupados, los LEDs pueden formar imagenes en una pantalla gigante de televisión o una luz intensa. Básicamente, los LEDs son pequeños focos que se ajustan fácilmente en un circuito eléctrico. Pero, a diferencia de las bombillas incandescentes normales, los diodos emisores de luz no tienen filamento que se queme y no se calientan demasiado. Además son iluminadas solamente por el movimiento de los electrones en un material semiconductor y duran tanto como un transistor estándar.

En este artículo, se examinan los principios básicos detrás de estas señales de luz existentes se encuentran en todas partes, con algunos principios interesantes de la electricidad y la luz en el proceso.

¿Cómo producen luz los diodos?

La luz es una forma de energía que puede ser liberada por un átomo. Se hace de un gran número de pequeñas partículas de tipo paquetes que contienen energía, pero no masa. Estas partículas, llamadas fotones, son las unidades básicas de la luz.

Los fotones son liberados como resultado de electrones que se mueven. En un átomo, los electrones se mueven en órbitas alrededor del núcleo. Los electrones en orbitales diferentes tienen diferentes cantidades de energía. En términos generales, los electrones con más energía se mueven en orbitales más alejados del núcleo.

Para que un electrón salte de un orbital inferior a uno superior, algo tiene que aumentar su nivel de energía. Contrariamente, un electrón libera energía cuando va de un orbital más alto para uno más bajo. Esta energía se libera en forma de un fotón. Una caída de energía importante libera un fotón de alta energía, que se caracteriza por una alta frecuencia.

Los electrones libres que se mueven a través de un diodo pueden caer en agujeros de tipo P. Se trata de una ‘caída’ a partir de la banda de conducción para un orbital más bajo, cuando entonces los electrones liberan energía en la forma de fotones. Eso sucede en cualquier diodo, pero sólo puedes ver los fotones cuando el diodo está compuesto de un material específico. Por ejemplo, los átomos en un patrón de diodo de silicio están dispuestos de modo que los electrones ‘saltan’ a una distancia relativamente corta. Como resultado, la frecuencia del fotón es tan baja que es invisible al ojo humano – está en la porción infrarroja del espectro de luz. Ciertamente, esto no es necesariamente algo negativo: los LEDs infrarrojos son ideales para los mandos a distancia, entre otros aspectos.

Visible diodos emisores de luz (VLEDs), como aquellos que iluminan como un reloj digital, están hechos con materiales que tienen una gran brecha entre la banda de conducción y la más baja órbita. La distancia determina la frecuencia del fotón, en otras palabras, determina el color de la luz.

Mientras que todos los diodos liberan luz, la mayoría no lo hacen de manera muy eficiente. En un diodo ordinario, el material semiconductor se termina mediante la absorción de parte de la energía luminosa. Los LEDs están construidos especialmente para liberar un gran número de fotones para fuera. Además, están montados en bulbos de plástico que concentran la luz en una dirección específica. La mayor parte de la luz del diodo rebota en los lados de la bombilla, viajando hacia el extremo redondeado.

Los LEDs tienen muchas ventajas sobre las lámparas incandescentes convencionales. Uno es que tienen una duración mucho mayor. Además, su bulbo de plástico los hace mucho más duraderos. También encajan más fácilmente en los circuitos electrónicos modernos.

Pero la principal ventaja es la eficiencia. En una lámpara incandescente convencional, el proceso de producción de la lámpara implica la generación de altas temperaturas (el filamento debe ser calentado). Los LEDs generan muy poco calor. Un porcentaje mucho mayor de energía eléctrica va directamente a la generación de luz, lo que reduce considerablemente la demanda de electricidad.

Hasta hace poco, los LEDs eran demasiado caros para el uso en la mayoría de aplicaciones de iluminación porque estaban construidos con un material semiconductor avanzada. Sin embargo, el costo de los dispositivos semiconductores ha caído en la última década, por lo que una opción de iluminación LED es más factible para una gran variedad de situaciones. Aunque en un principio parecer más costosos que las luces incandescentes, su menor costo en el tiempo de uso hacen de de ellos una mejor adquisición. En el futuro, los diodos emisores de luz tendrán un papel aún mayor en el mundo de la tecnología.