¿Cómo funcionan los LEDs?

¿Cómo funcionan los LEDs?

Es posible que conozcas un poco qué es la iluminación LED y te suene que es más beneficiosa que las bombillas tradicionales, pero, ¿alguna vez te habías preguntado cómo funcionan los LEDs? En este artículo te contamos cuáles son las partes de un diodo LED, cuál es el proceso de su funcionamiento paso a paso, en qué se diferencia su funcionamiento con las bombillas tradicionales y los tipos de diodos LED que existen. ¡Vamos allá!

¿Qué es un LED?

Lo primero de todo, antes de aprender cómo funciona los LEDs, es tener súper claro que es exactamente un LED. Un diodo emisor de luz, por sus siglas en inglés Light Emitting Diode, es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de él

Es decir, los LEDs son componentes electrónicos que convierten la energía eléctrica directamente en luz visible de forma eficiente. Además, cabe destacar que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como iluminación, pantallas electrónicas, señalización, controles remotos, láseres y muchos otros dispositivos electrónicos.

Características de los diodos LED

Además, para entender el funcionamiento de los diodos LED, es importante que conozcas sus características fundamentales: 

  • Eficiencia energética: son altamente eficientes en la conversión de energía eléctrica en luz visible, lo que significa que producen más luz y menos calor en comparación con otras fuentes de iluminación tradicionales como las bombillas incandescentes.
  • Larga vida útil: tienen una vida útil mucho más larga que otras opciones de iluminación, pudiendo durar hasta 50 000 horas o más. Esto reduce la necesidad de reemplazo frecuente y los gastos de mantenimiento.
  • Bajo voltaje y corriente: lo que los hace seguros de usar y adecuados para aplicaciones de bajo voltaje como iluminación de coches y electrónica portátil.
  • Rápido encendido y apagado: sin necesidad de tiempo de calentamiento, lo que los hace ideales para aplicaciones donde se requiere una respuesta rápida.
  • Pequeño tamaño y bajo perfil: son compactos y tienen un perfil delgado, lo que les permite adaptarse a espacios reducidos y a aplicaciones donde se requiere un diseño delgado y discreto.
  • Durabilidad: son resistentes a golpes y vibraciones, lo que los hace ideales para aplicaciones en entornos exigentes o en dispositivos portátiles que pueden estar sujetos a movimientos bruscos.
  • Variedad de colores: están disponibles en una amplia gama de colores, como blanco cálido, blanco frío, RGB (rojo, verde, azul) y RGBW (rojo, verde, azul, blanco), lo que permite una variedad de opciones de iluminación y diseño.

¿Cuáles son las partes del diodo LED? 

Hablando de las partes del diodo LED, está formado por las siguientes:

  • Ánodo y cátodo: por un lado, el ánodo es el terminal positivo del LED, donde entra la corriente eléctrica. Por otro lado, el cátodo es el terminal negativo del LED, donde sale la corriente eléctrica. La corriente fluye desde el ánodo hacia el cátodo a través del semiconductor.
  • Copa reflectora: es una cavidad que rodea al semiconductor y está diseñada para reflejar la luz producida por el semiconductor hacia la salida del LED. Ayuda a concentrar y dirigir la luz en la dirección deseada, aumentando así la eficiencia luminosa del LED.
  • Semiconductor: es el material activo del LED que emite luz cuando se aplica una corriente eléctrica. Se compone típicamente de materiales semiconductores dopados, como el arseniuro de galio (GaAs) o el fosfuro de galio (GaP), que crean una brecha de energía donde se producen los fotones de luz.
  • Hilo conductor: se trata de un alambre metálico que está conectado al ánodo y al cátodo del LED para permitir el flujo de corriente eléctrica. Se suelda o se une mecánicamente a los terminales del semiconductor para proporcionar la conexión eléctrica necesaria.
  • Cápsula: es la envoltura que protege y encapsula al semiconductor, al hilo conductor y a la copa reflectora. Además, suele estar hecha de un material transparente o translúcido, como el plástico o el vidrio, que permite que la luz producida por el semiconductor se transmita hacia el exterior del LED mientras protege los componentes internos.

Como ves, aunque lo vemos muy pequeño, un diodo LED está compuesto por muchas partes, cada una de ellas completamente fundamentales para su correcto funcionamiento. 

Proceso del funcionamiento de un diodo LED

El funcionamiento de un diodo LED implica varios pasos que describen cómo se produce la luz a partir de la corriente eléctrica. Te describimos el proceso paso a paso:

  • Conexión eléctrica: cuando se aplica una corriente eléctrica al diodo LED, los electrones fluyen desde el terminal negativo, el cátodo, hacia el terminal positivo el ánodo, a través del semiconductor.
  • Inyección de portadores de carga: la corriente eléctrica inyecta electrones desde el ánodo hacia el semiconductor y agujeros desde el cátodo hacia el semiconductor. Estos electrones y agujeros son portadores de carga que se mueven a través del material semiconductor.
  • Recombinación de portadores: dentro del semiconductor, los electrones y agujeros se recombinan en la región activa del diodo. Cuando un electrón se combina con un hueco, se libera energía en forma de fotón de luz.
  • Emisión de luz: los fotones emitidos por la recombinación de portadores en el semiconductor son fotones de luz visible. Además, la energía y longitud de onda de la luz emitida dependen del material semiconductor y del diseño del diodo LED.
  • Reflejo y salida de luz: los fotones de luz producidos en el semiconductor viajan a través de la copa reflectora del diodo LED, que está diseñada para reflejar la luz hacia la salida del LED. La luz luego sale del LED a través de la cápsula transparente, proporcionando la salida de luz deseada.
  • Repetición del ciclo: el proceso de generación de luz mediante la recombinación de portadores se repite continuamente mientras fluye la corriente eléctrica a través del diodo LED, lo que permite una emisión de luz constante y controlada mientras el LED está encendido.

Como puedes comprobar, el funcionamiento del diodo LED implica la inyección de corriente eléctrica a través del semiconductor, la recombinación de portadores de carga dentro del semiconductor para producir fotones de luz y la salida de luz a través de la copa reflectora y la cápsula transparente del LED.

Diferencias con el funcionamiento de las bombillas tradicionales

Las diferencias fundamentales en el funcionamiento entre los diodos LED y las bombillas tradicionales radican en su tecnología y proceso de producción de luz. 

Las bombillas tradicionales, como las incandescentes o fluorescentes, generan luz mediante la resistencia eléctrica del filamento o el gas dentro de la ampolla. En las bombillas incandescentes, la corriente eléctrica calienta un filamento metálico hasta que emite luz y calor. En cambio, en las bombillas fluorescentes, la corriente eléctrica excita el gas en el tubo de vidrio, generando luz ultravioleta que luego es convertida en luz visible por el recubrimiento de fósforo en el interior del tubo.

Por otro lado, los diodos LED funcionan mediante el proceso de electroluminiscencia, donde la corriente eléctrica pasa a través de un material semiconductor y provoca la emisión de luz. La luz se produce cuando los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor. Este proceso es altamente eficiente, ya que la mayoría de la energía eléctrica se convierte directamente en luz, en lugar de disiparse como calor como en las bombillas tradicionales. 

Además, los diodos LED son mucho más duraderos y resistentes, tienen una vida útil más larga y son más respetuosos con el medioambiente debido a su eficiencia energética y a la ausencia de materiales tóxicos como el mercurio.

Tipos de LEDs

Ahora que ya conoces cómo funcionan los LEDs, veamos cuáles son los principales tipos de LEDs:

  • LED DIP (Dual In-line Package): son diodos LED con encapsulados rectangulares o cuadrados con patas de conexión a través del cuerpo del dispositivo. Son fáciles de soldar en placas de circuito impreso y se utilizan comúnmente en aplicaciones donde se requiere una alta potencia o una alta intensidad de luz, como en señalización exterior o pantallas LED.
  • LED SMD (Surface Mount Device): son diodos LED montados en la superficie de una placa de circuito impreso sin patas de conexión visibles. Se caracterizan por su perfil delgado, lo que los hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado, como en pantallas LED, iluminación de interiores y aplicaciones automotrices.
  • LED antivandálicos: son diodos LED diseñados específicamente para resistir vandalismo y daños físicos, generalmente están protegidos por una carcasa de policarbonato o aluminio de alta resistencia. Se utilizan en entornos donde existe un riesgo de vandalismo o daños, como en aplicaciones de iluminación exterior en áreas públicas, parques, estacionamientos y edificios comerciales.

En definitiva, conocer cómo funcionan los LEDs, las partes de un diodo LED y los tipos de LEDs que existen puede ayudarte a apreciar las ventajas y los beneficios de este tipo de iluminación para tu empresa. De hecho, si te estás planteando cambiar la iluminación de tu negocio de bombillas tradicionales a diodos LED te podemos asegurar que notarás una gran mejoría en todos los sentidos y seguro que tus trabajadores y tus clientes también.