Fuentes de Luz en Electrónica

Adaptado de Craford, Holonyak & Kish, "In Pursuit of the Ultimate Lamp", Scientific American 284, Feb 2001, p63.

La luz se puede producir y/o controlar de determinadas maneras. En los diodos emisores de luz (LEDs), la luz se produce por un proceso de estado sólido llamado electroluminiscencia. Bajo específicas condiciones, las fuentes de luz de estado sólido, pueden producir luz coherente como en los diodos laser. Otros dispositivos como el dispositivo de cristal líquido (LCDs), con controles de luz por alimentación externa, forman unidades de visualización. Los proyectores de cristal líquido, han tenido un impacto importante en la presentación pública de la información, haciendo incursiones en los famosos tubos de rayos catódicos. Otras tecnologías, como los dispositivos de microespejos de Texas Instruments llamados "procesadores de luz digitales", así como variedades de pantallas de plasma, están comenzando a entrar en el mercado de las pantallas.

Craford, et al. indican que la iluminación LED está haciendo grandes avances en potencia y eficiencia, y jugará un papel más importante en la iluminación general. Algunos tipos duran 100.000 horas, frente a alrededor de 1.000 horas de una bombilla incandescente. Ahora que los LEDs azules se han convertido en una realidad, los LEDs de luz blanca se puede producir mediante la combinación de chips rojo, verde y azul en un solo dispositivo.

La eficiencia de un dispositivo para convertir la energía eléctrica en luz visible, se llama "rendimiento luminoso", y se mide en lúmenes/vatio. Las lámparas de sodio de baja presión tienen una eficiencia muy alta debido al dominio de las líneas D del sodio que responden al vapor de sodio. Como culminación al progreso que se ha hecho con los LEDs, un tipo de LED rojo, el tipo de pirámide invertida desarrollado por Hewlett-Packard, ha superado la eficiencia del "amarillo antiguo", la luz de sodio.

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Conceptos de Electrónica

Conceptos de Optoelectrónica

Referencia
Craford, et al.
 
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Estructura del Dispositivo LED


Una forma de construir un LED, es depositando tres capas de semiconductores sobre un sustrato. Entre las capas semiconductoras de tipo p y tipo n, hay una región activa que emite luz cuando se recombinan los electrones y huecos. Considerando la combinación p-n como un diodo, cuando se polariza directamente, los huecos del material tipo p y los electrones del material tipo n, son ambos impulsados hacia la región activa. La luz se produce por un proceso de estado sólido llamado electroluminiscencia.

En este diseño en particular, las capas del LED emiten luz por todos los sitios alrededor de la estructura en capas, esta estructura de LED se coloca en el interior un pequeño vaso reflectante, para que la luz de la capa activa se refleje hacia la dirección de salida deseada.

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Conceptos de LED

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Craford, et al.
 
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Características del LED

Cuando un LED está polarizado directamente al nivel umbral de conducción, su corriente aumenta rápidamente y debe ser controlada para evitar la destrucción del dispositivo. La salida de luz es bastante proporcional linealmente a la corriente dentro de su región activa, por lo que la salida de luz puede ser modulada con precisión, para enviar una señal sin distorsión a través de un cable de fibra óptica.

Patrón de Salida de Luz
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Conceptos de LED
 
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Patrones de Radiación LED

Un LED es una fuente de luz direccional, con su máxima potencia emitida en la dirección perpendicular a la superficie de emisión. El patrón de radiación típico, muestra que la mayor parte de la energía se emite dentro de 20º de la dirección de máxima de luz. Algunos paquetes de LEDs incluyen lentes de plástico, para esparcir la luz a un mayor ángulo de visibilidad.

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Conceptos de LED

Referencia
Floyd, Electronic Devices
 
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Diodos Emisores de Luz

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