¿De dónde viene la luz de tu casa?
Funcionamiento luces LED – ¿Cómo funcionan las luces LED
Lo más probable es que provenga de una variedad de diferentes tipos de fuentes de luz, pero cada vez más personas utilizan lámparas y focos de luz generados por los diodos emisores de luz (LED). Esta nueva generación de fuente de luz está reemplazando rápidamente a las luces incandescentes y fluorescentes como la forma principal de maldecir la oscuridad.
En MachLED trabajamos diseñando luces LED para todo tipo de espacios y proyectos. En esta ocasión, queremos explicar un poco cómo funcionan estos dispositivos ya que en muchos casos se conocen las ventajas de las luces LED, mas no se entiende bien cómo es que llegan a ofrecer esos beneficios.
Luces LED – Luces Energéticamente Eficientes
La razón principal del ascenso de la luz LED es que en ellas se encuentra la sagrada trifecta que siempre buscamos cuando conseguimos distintos bienes de consumo: costo, eficiencia y confiabilidad. Gracias a los desarrollos recientes, el precio de las luces LED está cayendo, casi tan bajo como las bombillas antiguas en algunas partes de los EE. UU.
También son más baratos de operar y duran mucho más. Todo eso es gracias al trabajo de legiones de científicos e ingenieros que tomaron una rareza científica de 100 años y la convirtieron en un negocio multimillonario.
Los LED se desarrollaron por primera vez a principios del siglo veinte, cuando un investigador notó cómo era que al aplicar una corriente contra cierto tipo de diodo de cristal (un componente eléctrico que solo permite que la electricidad fluya omnidireccionalmente), emitía una luz tenue. El material no se estaba calentando; estaba emitiendo luz a través de otro método desconocido.
Este fenómeno (más tarde llamado electroluminiscencia) siguió siendo una rareza científica sin mucho uso práctico hasta la década de 1950, cuando las empresas comenzaron a aprovecharlo para producir luces LED.
Los primeros fueron los LED infrarrojos (o «diodos radiantes semiconductores», como los llamaron los inventores), hechos de un compuesto llamado arseniuro de galio (GaAs). Más tarde, otros investigadores utilizaron materiales similares para crear LED que emitían luz roja y amarilla, y los hicieron más eficientes para crear LED más grandes y brillantes.
Sin embargo, había un problema importante con estos dispositivos: solo emiten una frecuencia de luz, lo que significa un solo color. Eso está bien para la pantalla de una calculadora, pero no funciona para las luces que iluminan tu casa.
Estos necesitan emitir un rango de frecuencias repetidas de luz que se manifiestan a través del espectro de luz visible, produciendo la misma luz blanca que produce el sol cuando junta todos los rangos de color en un mismo espectro luminico. Las bombillas incandescentes hacen esto, pero las luces LED solo dan una banda de frecuencias muy pequeña y estrecha debido a la forma en que funciona el efecto electroluminiscente dentro de la bombilla.
Frecuencias individuales
Dentro de una bombilla LED hay un pequeño chip semiconductor, que es la parte que emite la luz. Está hecho de dos capas de un material cristalino que ha sido contaminado con diferentes materiales (los químicos lo llaman dopaje o ensuciar).
Esta contaminación significa que una capa tiene muchos electrones de alta energía que quiere regalar, mientras que la otra capa tiene espacios para electrones que realmente quiere llenar a un nivel de energía más bajo. En el lenguaje técnico de la ingeniería electrónica, una capa es de tipo n (la que quiere regalarlos), mientras que la otra es de tipo p. La combinación forma lo que se llama una unión pn.
Para el electrón, esta unión es como una cascada: dales un pequeño empujón en una dirección y se caerán, pero no podrán volver a subir. Si aplica voltaje de modo que el extremo negativo del circuito esté en la capa de tipo n, los electrones fluyen fácilmente entre las dos capas. Si aplica el voltaje en sentido contrario, el flujo se bloquea.
Luces LED – Diodos
Estas capas forman un diodo (palabra que proviene, como casi todo en química y física, del griego antiguo. Di, por dos y oda, por vía o camino).
Como en un torrente de agua, el flujo puede ir en una dirección, pero no en la otra.
Y, como una catarata de energía liberada, suceden cosas interesantes en este punto donde se controla el flujo. Mientras que una cascada hace ruido, los electrones que fluyen a través de la unión de n y p es que un LED libera luz. A medida que los electrones fluyen de la capa n a la p, el nivel de energía de los electrones cae, pasando del nivel de energía más alto de la capa tipo p al más bajo del tipo n. Esta energía se libera como un fotón, que vemos como luz.
La cantidad de energía depende de la diferencia entre los niveles de energía de las dos capas, llamada banda prohibida. Podemos usar de nuevo nuestra metáfora de la cascada. La brecha de energía es la altura entre un lado y el otro de la cascada. Entonces, un electrón que desciende por esta cascada cae de un nivel de energía al inferior, liberando la diferencia de energía como un fotón de luz.
Cuanto mayor sea esta brecha de banda, más energía se libera y más corta es la longitud de onda de la luz que se emite hacia afuera. Los primeros LED tenían una pequeña brecha de banda, lo que significaba fotones de mayor longitud de onda, que se ven como luz roja.
A medida que los ingenieros descubrieron nuevas formas de hacer LED, aprendieron cómo hacer una brecha de banda más grande, lo que significa que la longitud de onda de la luz que emitían estos LED disminuye, y la luz cambia a lo largo del espectro de rojo, naranja, verde y, finalmente, azul.
Con el tiempo, se espera hacer que esta banda pueda almacenar mayor iluminación en menor espacio, reduciendo gastos y maximizando la dispersión lumínica por centímetro cúbico.
MachLED – Luces LED de última generación
Cada vez hay más tipos de luces LED, pero en general todas operan de la misma manera. Algunas lo hacen en menos espacio, algunas esparcen más, otras menos, pero su proceso se puede explicar según lo que acabamos de leer.
En MachLED nos importa que sepás que estás adquiriendo. Las luces LED son novedosas, mas no por eso son un tecnología alienígena. Cada día se perfecciona más este proceso de irradiación lúminica y nosotros estamos ahí, potenciando esos cambios.
Si querés saber mas sobre las luces LED o querés averiguar sobre distintos equipos y modelos que se ajusten a tus necesidades, te invitamos a visitar nuestro sitio web.