Díode emissor de llum

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Díodes LED
Díodes LED

A (p) Símbol de Díode LED C ó K (n)
Representació simbòlica.

Un díode LED, acrònim anglès de Light Emitting Diode (díode emissor de llum) és un dispositiu semiconductor que emet llum incoherent d'espectre reduït quan se'n polaritza de forma directa la unió PN i és travessat per corrent elèctric. El color depèn del material semiconductor emprat en la construcció del díode, i pot variar des de l'ultraviolat, passant per l'espectre de llum visible, fins a l'infraroig. En l'últim cas, reben la denominació de díodes IRED (Infra-Red Emitting Diode).

El dispositiu semiconductor està comunament encapsulat en una coberta de plàstic de major resistència que les de vidre que usualment s'usen en les peretes. Encara que el plàstic pot estar acolorit, és només per raons estètiques, ja que això no influïx en el color de la llum emesa. Usualment, la coberta té una cara plana que indica el càtode, que a més és més curt que l'ànode (vegeu la fotografia).

Al contrari que les làmpades d'incandescència que poden alimentar-se amb corrent altern o continu, el díode LED només funciona amb aquest últim, ja que només conduïx l'electricitat quan es polaritza en directa, com els díodes p-n convencionals. Ha de triar-se bé el corrent que travessa el LED per a obtenir una bona intensitat lluminosa; el voltatge d'operació va des d'1,5 a 2,2 V aproximadament i la gamma d'intensitats que ha de circular per ell va de 10 a 20 mA en els díodes de color roig i d'entre 20 i 40 mA per als altres LEDs.

El primer díode LED que emetia en l'espectre visible fou desenvolupat per l'enginyer de General Electric Nick Holonyak el 1962.

Tecnologia LED[modifica | modifica el codi]

En directa, tots els díodes emeten una certa quantitat de radiació quan els parells electró-buit es recombinen, és a dir, quan els electrons cauen des de la banda de conducció (de major energia) a la banda de valència (de menor energia). Indubtablement, la freqüència de la radiació emesa i per tant el seu color, dependrà de l'altura de la banda prohibida (diferències d'energia entre les bandes de conducció i valència), és a dir, dels materials emprats. Els díodes convencionals, de silici o germani, emeten radiació infraroja molt allunyada de l'espectre visible, no obstant amb materials especials poden aconseguir-se longituds d'ona visibles. Els díodes LED i IRED, a més tenen geometries especials per a evitar que la radiació emesa siga reabsorbida pel material circumdant del propi díode, la qual cosa succeeix en els convencionals.


Compost Color
Arsenur de gal·li (GaAs) Infraroig
Arsenur de gal·li i alumini (AlGaAs) Roig i infraroig
Arsenur fosfuri de gal·li (GaAsP) Roig, taronja i groc
Nitrur de gal·li (GaN) Verd
Fosfur de gal·li (GaP) Verd
Selenur de zinc (ZnSe) Blau
Nitrur de gal·li i indi (InGaN) Blau
Carbur de silici (SiC) Blau
Diamant (C) Ultraviolat
Silici (Si) Allimonat elèctric
Compostos usats en la construcció de díodes LED.

Els primers díodes construïts foren els díodes infraroigs i de color roig, permetent el desenvolupament tecnològic posterior la construcció de díodes per a longituds d'ona cada vegada menors. En particular, els díodes blaus van ser desenvolupats a finals dels 90, afegint-se als rojos i verds desenvolupats amb anterioritat, la qual cosa va permetre, per combinació dels mateixos, l'obtenció de llum blanca. El díode de selenur de zinc pot emetre també llum blanca si es barreja la llum blava que emet amb la roja i verda creada per fotoluminescència. La més recent innovació en l'àmbit de la tecnologia LED són els díodes ultravioletes, que s'han usat amb èxit en la producció de llum blanca a l'emprar-se per a il·luminar materials fluorescents.

Tant els díodes blaus com els ultravioletes són relativament cars si els comparem amb els més comuns (roig, verd, groc i infraroig) sent per això menys emprats en les aplicacions comercials.

Els LED comercials típics estan dissenyats per a potències de l'orde dels 30 a 60 mW. Al voltant de 1999 es van introduir en el mercat díodes capaços de treballar amb potències d'1 W per a ús continu; aquests díodes tenen òbviament unes matrius semiconductores de dimensions molt majors per a poder suportar tals potències i incorporen a més aletes metàl·liques per a dissipar la calor (vore convecció) generada per l'efecte Joule. En 2002 es van comercialitzar díodes per a potències de 5 W, amb eficiències entorn de 60 lm/W, és a dir, l'equivalent a una bombeta incandescent de 50 W. De continuar aquesta progressió, en el futur serà possible l'ús de díodes LED en la il·luminació.

El començament del segle XXI hi ha vist aparèixer els OLED (díodes LED orgànics), fabricats amb polímers orgànics semiconductors. Encara que l'eficiència aconseguida amb aquests dispositius està lluny de la dels díodes inorgànics, la seua fabricació promet ser considerablement més barata que la d'aquells, sent a més possible dipositar gran quantitat de díodes sobre qualsevol superfície emprant tècniques de pintat per a crear pantalles a color.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Semàfor de leds

Els díodes d'infraroigs (IRED) s'usen des de mitjans del segle XX en comandaments a distància de televisors, havent-se generalitzat el seu ús en altres electrodomèstics com a equips d'aire condicionat, equips de música, etc. i en general per a aplicacions de comandament a distància, així com en dispositius detectors.

Els díodes LED es gasten amb profusió en tot tipus d'indicadors d'estat (encès/apagat) en dispositius de senyalització (de trànsit, d'emergència, etc.) i en panells informatius (el major del món, del NASDAQ, té 36.6 metres d'alçària i està a Times Square, Manhattan). També s'empren en l'enllumenat de pantalles de cristall líquid de televisions, telèfons mòbils, calculadores, agendes electròniques, etc. així com en bicicletes, semàfors, indicadors logístics i de transport de tota mena, indicadors à fàbriques i usos semblants. Existixen a més impressores LED.

La Torre Agbar utilitza més de 4.000 lluminàries que inclouen LEDs per a il·luminar la seva façana amb diferents imatges.

L'ús de làmpades LED en l'àmbit de la il·luminació (incloent la senyalització de trànsit) és previsible que s'incremente en el futur, ja que encara que les seues prestacions són intermèdies entre les làmpada incandescents i els tubs fluorescents, presenta indubtables avantatges enfront d'estos dos sistemes d'il·luminació particularment la seua llarga vida útil, i la seua menor fragilitat.

En l'àmbit de la neurofisiologia clínica, s'usen díodes LED per a proporcionar estímuls lluminosos intermitents a través d'unes ulleres que es col·loquen el pacient a fi d'obtenir potencials evocats visuals.

Indicadors i senyals[modifica | modifica el codi]

El baix consum d'energia, baix manteniment i reduït mesurament dels LEDs moderns ha donat lloc a aplicacions com a indicadors d'estat i es presenta en una gran varietat d'equips i instal·lacions. Les pantalles LED d'àmplia zona s'utilitzen com a pantalles a estadis i com a pantalles dinàmiques d'ús decoratiu. Pantalles de pes lleuger i primes que mostren missatges s'utilitzen en els aeroports i estacions de ferrocarril, i disposen al públic informació sobre el destí dels trens, autobusos, tramvies i transbordadors.

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: LED