¿Qué es un diodo?
Un diodo es el tipo de dispositivo semiconductor más simple. En términos generales, un semiconductor es un material con una capacidad variable para conducir la corriente eléctrica. La mayoría de los semiconductores están hechos de un conductor pobre al que se le han agregado impurezas. El proceso de agregar impurezas se llama dopaje.
En el caso de los LED, el material conductor es típicamente AlGaAs. En este, todos los átomos se unen perfectamente a sus vecinos, sin dejar electrones libres para conducir la corriente eléctrica. En el material dopado, los átomos adicionales cambian el equilibrio, ya sea agregando electrones libres o creando agujeros donde los electrones pueden ir. Cualquiera de estas alteraciones hace que el material sea más conductor.
¿Cómo puede un diodo producir luz?
La luz es una forma de energía que puede ser liberada por un átomo. Está formado por muchos paquetes pequeños similares a partículas que tienen energía y momento, pero sin masa. Estas partículas, llamadas fotones, son las unidades más básicas de luz. Los fotones se liberan como resultado de los electrones en movimiento. En un átomo, los electrones se mueven en orbitales alrededor del núcleo. Los electrones en diferentes orbitales tienen diferentes cantidades de energía. En términos generales, los electrones con mayor energía se mueven en los orbitales más alejados del núcleo.
Para que un electrón salte de un orbital inferior a un orbital superior, algo tiene que aumentar su nivel de energía. A la inversa, un electrón libera energía cuando cae de un orbital superior a uno inferior. Esta energía se libera en forma de fotón. Una mayor caída de energía libera un fotón de mayor energía, que se caracteriza por una mayor frecuencia.
Los electrones libres que se mueven a través de un diodo pueden caer en orificios vacíos de la capa de tipo P. Esto implica una caída de la banda de conducción a un orbital inferior, por lo que los electrones liberan energía en forma de fotones. Esto sucede en cualquier diodo, pero solo se pueden ver los fotones cuando el diodo está compuesto de cierto material. Los átomos en un diodo de silicio estándar, por ejemplo, están dispuestos de tal manera que el electrón cae una distancia relativamente corta. Como resultado, la frecuencia del fotón es tan baja que es invisible para el ojo humano; está en la porción infrarroja del espectro de luz. Esto no es necesariamente algo malo, por supuesto: los LED infrarrojos son ideales para los controles remotos, entre otras cosas.
¿Cuáles son las ventajas del LED?
Pero la principal ventaja es la eficiencia. En las bombillas incandescentes convencionales, el proceso de producción de luz implica generar mucho calor (el filamento debe calentarse). Esto es energía completamente desperdiciada, a menos que esté utilizando la lámpara como calentador, porque una gran parte de la electricidad disponible no se destina a producir luz visible. Los LED generan muy poco calor, relativamente hablando. Un porcentaje mucho mayor de la energía eléctrica va directamente a la generación de luz, lo que reduce considerablemente las demandas de electricidad.
Por vatio, los LED emiten más lúmenes de luz que las bombillas incandescentes normales. Los diodos emisores de luz tienen una mayor eficacia luminosa (la eficiencia con la que la electricidad se convierte en luz visible) que los incandescentes, por ejemplo, la lámpara LED HIGH BAY GC350 de 150W de Sylvania produce 120lm por vatio y puede durar hasta 50 000 horas en un flujo luminoso del 70%.
Hasta hace poco, los LED eran demasiado caros para usar en la mayoría de las aplicaciones de iluminación porque estaban construidos alrededor de material semiconductor avanzado. Sin embargo, el precio de los dispositivos semiconductores se ha desplomado desde el año 2000, lo que hace que los LED sean una opción de iluminación más rentable para una amplia gama de situaciones. Si bien pueden ser más caras, en costo a corto plazo, que las luces incandescentes, su menor costo a largo plazo puede hacerlas una mejor compra. Varias compañías han comenzado a vender bombillas de luz LED diseñadas para competir con fluorescentes incandescentes y compactas que prometen brindar una larga vida de luz brillante y una increíble eficiencia energética.
