ASÍ FUNCIONAN LOS DIODOS LEDs

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez


Contenido:

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Introducción
Funcionamiento de un diodo 
   semiconductor común
Funcionamiento del diodo LED
> Estructura interna de un diodo LED común
Partes de una lámpara LED de alta 
   potencia luminosa
Calentamiento de los diodos LED
Color y temperatura de color en 
   kelvin (K) de un diodo LED



 

ESTRUCTURA INTERNA DE UN DIODO LED COMÚN




Un diodo LED común se compone de las siguientes partes: 1.- Extremo superior abovedado de la cápsula de resina epoxi, que hace también función de lente convexa. La existencia de esta lente permite concentrar el haz de luz que emite el chip y proyectarlo en una sola dirección. 2.- Cápsula de resina epoxi protectora del chip. 3.- Chip o diodo semiconductor emisor de luz. 4.- Copa reflectora. En el interior de esta copa se aloja el chip emisor de luz. 5.- Base redonda de la cápsula de resina epoxi. Esta base posee una marca plana situada junto a uno de los dos alambres de conexión del LED al circuito externo, que sirve para identificar el terminal negativo (–) correspondiente al cátodo del chip. 6.- Alambre terminal negativo (–) de conexión a un circuito eléctrico o electrónico externo. En un LED nuevo este terminal se identifica a simple vista, porque siempre es más corto que el terminal positivo. 7.- Alambre terminal positivo (+) correspondiente al ánodo del  chip  del  diodo,  que  se  utiliza  para  conectarlo  al  circuito  externo. 8.- Alambre muy delgado de oro, conectado internamente con el terminal positivo (+) y con el ánodo del chip.


Estructura interna del chip de un diodo LED. En esta ilustración el chip se compone de nitruro de galio (GaN) como elemento semiconductor. Aquí la corriente de electrones “I” que parte del polo negativo (–) de la batería “B”, penetra en el diodo LED por el cátodo (negativo), correspondiente a la región “N”. Cuando a este chip se le aplica un voltaje adecuado que lo polarice de forma directa, los electrones adquieren la energía extra necesaria que les permite circular y atravesar las dos regiones que lo componen. Desde el mismo momento que la  batería “B” suministra a  los  electrones 

la energía suficiente para vencer la oposición que les ofrece a su paso la barrera de potencial que se crea en el punto de unión o juntura que limita las dos regiones del diodo, estos pueden pasar a ocupar los huecos existentes en la región “P” (positiva). Acto seguido los electrones continúan su recorrido por esa otra parte del diodo, circulan por el circuito externo, atraviesan la resistencia limitadora de corriente “R” y alcanzan, finalmente, el polo positivo (+) de la batería o fuente de energía de corriente directa, completando así su recorrido por todo el circuito. Una vez que los electrones comienzan a circular por el interior del diodo, en el mismo momento que cada uno de ellos atraviesa la barrera de potencial y se une a un hueco en la región “P”, el exceso de energía extra previamente adquirida procedente de la batería la libera en forma de fotón de luz. En el caso del diodo LED de este ejemplo, la luz emitida será ultravioleta (UV), invisible al ojo humano, por ser nitruro de galio (GaN) el componente químico del material semiconductor que compone este chip.

 

El chip de un diodo LED común no se considera una “lámpara” propiamente dicho como ocurre con otras fuentes de iluminación o bombillas más tradicionales. Para que sea considerado como tal, además del chip emisor de luz en sí, tiene que contener también otros elementos adicionales, como son: un controlador electrónico o driver, un disipador de calor y componentes ópticos apropiados, tal como poseen las “lámparas LED” de alta potencia luminosa utilizadas para su uso en alumbrado general.

 

 

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  Última actualización: septiembre de 2015