FUNCIONAMIENTO DE UN LED

FUNCIONAMIENTO DE UN LED

¿Cómo es el funcionamiento de un led?

LED Light engine

Un llamado light engine contiene, además, un equipamiento eléctrico.

TRILUX – desde el módulo hasta la luminaria

La construcción de nuestras luminarias LED es un proceso altamente complejo e individual de adaptación. ¿Qué chips LED y LEDs se utilizan, con qué ópticas y en qué tipo de placa de circuitos? ¿Cómo pueden adaptarse, aparte de la intensidad luminosa y el color de la luz, también la gestión térmica, los equipamientos eléctricos y los dispositivos de mando a las condiciones de uso individuales? ¿Qué distribución de las intensidades luminosas es la óptima? Y también: ¿Cómo pueden unirse todos estos requisitos en una solución de iluminación atractiva y eficiente de larga vida útil con un diseño con enfoque en el futuro? Puede encontrar nuestras respuestas en las páginas de productos de esta guía LED.

Semiconductor

Los semiconductores son unos cuerpos sólidos cristalinos con una conductividad extremadamente dependiente de la temperatura. Mientras muy cerca del cero absoluto (-273,15 °C) son aislantes, a temperatura ambiental disponen de una conductividad medible que aumenta con la temperatura.

El modelo de bandas

Puede explicarse este fenómeno a través del modelo de bandas mecánico-cuántico. Dice que los electrones de un semiconductor solamente pueden moverse en ciertas bandas con un determinado nivel de energía. En el cero absoluto, la banda de máxima energía – la banda de valencia – está totalmente llena de electrones y separada por la próxima banda vacía de mayor energía – la banda de conducción – a través de la banda prohibida. Cuando sube la temperatura, algunos electrones pueden saltar esta banda prohibida y moverse libremente en la banda de conducción, aumentando así la conductividad. En este proceso, la banda de valencia deja un hueco de carga positiva, el llamado “hueco de electrón”.

Semiconductor

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Recombinación y emisión de luz

Si un electrón que se mueve libremente en la banda de conducción alcanza un hueco de electrón ubicado en la banda de valencia, el electrón y el hueco pueden recombinarse. La energía liberada puede – como en el caso de un LED – emitirse en forma de luz. La longitud de onda de la luz emitida depende del tamaño de la banda prohibida y puede modificarse a través de materiales semiconductores.

Dopado, dopado tipo P, dopado tipo N

El dopado sirve para aumentar la conductividad de un semiconductor. Para ello, en la red cristalina se introducen imperfecciones utilizando átomos de mayor o menor número de electrones de valencia. Por ejemplo, si se inserta en una red cristalina de átomos de germanio (cuatro electrones de valencia) unos átomos de arsénico con cinco electrones de valencia, el quinto electrón no se necesita para los enlaces. Puede moverse libremente por la red y está
disponible para la conducción de la corriente eléctrica. Un semiconductor dopado con átomos extraños de mayor valencia se llama conductor tipo N. No obstante, si se inserta en la red de germanio un átomo con solamente tres electrones de valencia como, por ejemplo, de indio, resulta una red con un hueco de electrón que se puede mover libremente. Un semiconductor con este dopaje se llama conductor tipo P.

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Unión PN

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Si se combina un conductor tipo N con un conductor tipo P, en la barrera los electrones pueden moverse desde el conductor tipo N hacia el conductor tipo P y los huecos de manera viceversa. Debido a la recombinación de los huecos y los electrones, la carga de la barrera desaparece. Durante el proceso, el semiconductor tipo PN queda eléctricamente neutro, pero a través de la desaparición de un electrón del conductor N y un hueco del conductor P se crea una tensión. El conductor tipo N en la barrera gana cargas positivas, y el conductor tipo P cargas negativas.
Los electrones adicionales en el conductor N todavía son atraídos por los huecos del conductor tipo P – pero también son repulsados por la carga negativa que se acumula en el conductor P hasta alcanzar un estado de equilibrio y detenerse el movimiento de los electrones.

Dirección de paso y sentido inverso

Al aplicar una tensión en la unión PN, el tamaño de la barrera puede ser modificado. Para ello, la polaridad es decisiva. Si se une un conductor tipo N (donador de electrones) con el cátodo cargado negativamente, desde el lado N se mueven los electrones en dirección de la barrera al ánodo. Al mismo tiempo, los huecos se mueven del lado P (conectado con el ánodo de carga positiva) en dirección de la barrera al cátodo. Cuando la tensión aumenta, la barrera disminuye hasta alcanzarse la tensión de paso. Entonces el diodo conduce la corriente eléctrica. Y si se
une el conductor N con el ánodo de carga positiva, éste atrae a los electrones llevando a un aumento de la barrera e impidiendo que fluya corriente eléctrica.

Caso sin corriente

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Diodo en dirección invertida

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Diodo en dirección de paso

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