¿Qué es un LED? Cuáles son sus características y ventajas

Qué es un LED

Los diodos luminiscentes, más conocidos por sus siglas en inglés como LED (Light-Emitting Diode) es una de las fuentes de luz más utilizadas en la actualidad, aunque aún representan una novedad en el mercado de la iluminación.

Qué es un LED

Ahora, qué es un LED


Un LED está constituido por un material semiconductor conectado a dos terminales. De su nombre se desprende de que se trata de un diodo, que emite luz cuando está activado.

Técnicamente, un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido, bloqueando el paso de la corriente en sentido contrario. Esto hace que el diodo tenga dos posibles posiciones: una a favor de la corriente o polarización directa, y otra en contra de la corriente o polarización inversa.

Si se aplica una tensión adecuada a los terminales de un LED, el dispositivo libera energía en forma de fotones. Este efecto se denomina electroluminiscencia, y el color de la luz generada (que depende de la energía de los fotones emitidos) viene determinado por la anchura de la banda prohibida del semiconductor.

Los LEDs son generalmente pequeños y se les asocian algunas componentes ópticas para configurar un patrón de radiación, como se puede ver en la siguiente figura.

Lámpara LED

Es preciso estudiar y valorar los LEDs por su potencial de desarrollo futuro en lo que se refiere a la eficiencia energética, al control de las diferentes formas de contaminación lumínica y a su capacidad de regulación por medios electrónicos.

Un poco de la historia de los LEDs

La aparición del primer LED comercial se produjo en 1962. Aunque estos primeros desarrollos sólo emitían luz roja tenue, por lo que únicamente se los utilizaba para señalización o como luz testigo de funcionamiento en los dispositivos electrónicos.

Luz testigo de funcionamiento en los dispositivos electrónicos

A finales de la década de los ochenta y principios de los noventa, además de los LED rojos, se desarrollan los LED amarillos, verdes, azules y blancos.

Se incrementa sustancialmente su rendimiento y en los años noventa la tecnología LED conquista la industria del automóvil y la industria de paneles luminosos (displays) para dispositivos electrónicos.

En las últimas décadas, es cuando se incrementa exponencialmente el rendimiento de los LED blancos y se inicia la conquista de la industria de la iluminación.

Eficiencia y rendimiento de la luz LED

Los LED de luz “blanca” se basan en el LED azul con una corrección de color mediante una capa de fósforo de manera análoga a los tubos fluorescentes.

La máxima eficacia se obtiene con la mínima capa de fósforos posible, con lo que la luz emitida tiene una temperatura de color superior a los 6.000 K.

A mayor temperatura de color es mayor el rendimiento, peor índice de reproducción cromática (IRC), pero mayor es la sensación de luz fría y peor el confort visual.

Para conseguir luz con una temperatura de color más cálida, cercana a los 3.000 K, debe incrementarse la capa de fósforos, con lo que la eficacia disminuye considerablemente.

La eficacia del LED depende de la intensidad de funcionamiento. El LED puede ser alimentado a distintas intensidades, siempre a corriente continua y constante. Las corrientes estándar suelen ser 350 mA, 500 mA, 700 mA, 1 A y 1,5 A.

La mayor eficacia se obtiene a 350 mA. No obstante, a doble intensidad de funcionamiento le corresponde tan solo un 1,65 de flujo luminoso.

Asimismo, la eficacia del LED depende mucho de su temperatura de funcionamiento. El valor que da el fabricante del diodo se refiere a una medición del flujo de un LED en un encendido instantáneo en condiciones de laboratorio (Ta = 25° C) y con el LED a 25°. No es un valor que se pueda utilizar en una aplicación concreta y sin embargo es argumento comercial de venta.

Tabla comparativa de las fuentes de luz

La variación del flujo luminoso y de la vida útil del LED con la temperatura dependerá de la aplicación concreta y será el proyecto técnico el que lo deberá confirmar debiendo calcularse para cada caso.

El LED posee mas larga vida útil que cualquier otro tipo de fuente de iluminación. Tiempo de vida útil mayor que 5 años en muchas aplicaciones.

Tabla comparativa de las fuentes de luz más usadas

Uniformidad en el color

En el proceso de fabricación de un LED puede haber variaciones de las características del mismo que afecten al color o la temperatura de color. Un proceso posterior de selección (o binning) agrupa los LED según su tono, de forma que se garantice la uniformidad en el color de un grupo de LED o la tonalidad de los distintos módulos LED.

Binning: los chips LED se producen en masa por millones e inevitablemente presentan ligeras diferencias en la apariencia de color y el flujo luminoso. El “binning” es un modo de ordenar los chips de manera que los LED de un bin concreto sean iguales y tengan un flujo luminoso similar.

Philips

Características y Ventajas de los LEDs

El Diodo Emisor de Luz (LED) contiene tecnología de estado sólido. Esta tecnología es muy similar a la usada en los microprocesadores. Son productos de estado solido porque no contienen partes móviles. A diferencia de otras tecnologías de iluminación:

  • No tienen una ampolla de vidrio frágil,
  • Tampoco poseen mercurio,
  • No tienen gases tóxicos,
  • Y, no poseen filamentos.

En definitiva, no hay nada que se pueda romper o contaminar. A diferencia de la luz de filamento convencional, los LEDs no tienen fallas repentinas o se queman, no hay un punto en que el diodo cesa repentinamente su vida útil. En vez de ello, generalmente el LED degrada su performance a lo largo del tiempo.

En una aplicación donde el led es usado por 12 horas por día, 365 días por año, esto resulta en un tiempo de vida de 8 años con solo un 30% de degradación, que es lo mismo que 70% de conservación de lumen de la luminosidad inicial.

Reducido mantenimiento = ahorro de costos

Las lamparas basadas en LED tienen al menos 10 veces mayor tiempo de vida útil que un a luz convencional. Al no necesitar reemplazar la lampara de LED se reduce o elimina el mantenimiento con el consiguiente ahorro de costos.

Muchas de las aplicaciones más críticas, donde la iluminación es crucial, como las salidas de emergencia o iluminación para seguridad, requieren un mantenimiento periódico para corroborar su correcto funcionamiento. Utilizar LEDs en estos casos ahorra dinero en mantenimiento.

La luz de LEDs poseen grandes ventajas en aplicaciones donde el reemplazo dificulta el trabajo. Antenas de Radio, luces de embarcaciones, luces de aviones, puentes y túneles requieren una iluminación y un mantenimiento caros debido a su ubicación. Nuevamente, con los LEDs se elimina o reduce drásticamente la frecuencia de mantenimiento ahorrando dinero.

Mayor ahorro de energía debido a su uso eficiente

Las lámparas de LED son mas eficientes que las lámparas incandescentes o que las lamparas halógenas. Las lámparas de color blanco entregan por artefacto más de 20 lúmenes por Watt, y puede llegar hasta 50 lúmenes por watt en algunos casos.

Cuando ve las lámparas de LEDs es importante considerar sus beneficios. Por ejemplo, debido al ahorro de energía que reduce la factura de luz, recuperando más rápidamente la inversión.

La flexibilidad del diseño

Los LEDs son típicamente mas pequeños que otras lámparas, permitiendo diferentes y variados diseños en iluminación. En vez de montar una lampara de alta potencia (reflector óptico), con los LEDs es posible distribuir la iluminación en muchos puntos sobre la superficie a iluminar. Esto permite nuevos conceptos de iluminación.

Colores mas vivos sin el uso de filtros

Aplicaciones flexibles con tira de leds

Otros beneficios adicionales son los colores vivos y la eliminación de filtros que se usan en las lámparas incandescentes. Los LEDs no requieren filtros para crear múltiples colores. Rojos, verdes, azules y otros colores se pueden producir en estas lámparas sin la necesidad de filtros.

Usualmente en las lamparas incandescentes, cuando se desea un color especifico, se agrega este filtro a la luz blanca de la lámpara, permitiendo el paso del color deseado. Estos filtros bloquean una parte considerable de luz no deseada permitiendo solo el paso de la longitud de onda deseada. Se producen lámparas monocromáticas con LEDs, desde el rojo al azul, ademas del blanco, sin la necesidad de filtros.

Más robustos, a prueba de vibraciones

Los LEDs, como dijimos anteriormente, son componentes electrónicos de estado sólido. No contienen partes móviles ni poseen filamentos, por ello son aptos para ambientes de alta vibración e impacto. Además, por este mismo motivo, no hay nada que se pueda romper, explotar o contaminar.

La larga vida útil de los LEDs de estado solido, permite una variedad de diseños. Por ejemplo, en parachoques o ambientes de mucha vibración como la iluminación interna y externa de camiones, autos o autocaravanas.

Luces LED en autocaravanas o motorhomes
Luces LED en motorhomes

Cambio instantáneo de colores

Rojos, verdes, azules o blancos, ahora todo esto es posible obtenerlo en forma instantánea, con la misma lámpara. Generalmente estos cambios se miden en microsegundos. Con una lámpara RGB, puede fácilmente obtener el color que desea.

Además, a diferencia de otras fuente de luz, la iluminación LED es instantánea, sin parpadeos y sin la necesidad de precalentamiento.

100% Dimmerizable sin variación de color

Las lamparas de LEDs son también, en muchos casos, dimerizables sin variación de color. Esto es posible debido al uso modulación de ancho de pulso y al uso de la última tecnología en microcontroladores.

Dimmer para el control de luces LED
Dimmer o regulador de intensidad

Dimerizable viene de “dimmer”, que es un dispositivo electrónico, que permite regular la intensidad de la iluminación, por medio de un mando manual o control remoto.

Sin emisión de rayos UV ni infrarrojos

La luz convencional emite una radiación invisible al ojo humano. Esta radiación es de muy corta longitud de onda y más conocida como rayos ultravioletas (UV) e infrarrojos.

La radiación infrarroja produce calor, y la luz ultravioleta produce daños materiales, causando cambios de color y agrietamientos de superficies.

Los LEDs solo generan iluminación en el rango que la persona puede ver. No hay rayos ultravioletas o radiación infrarroja.

Bajo voltaje de operación

A diferencia de la luz convencional, los leds utilizan un bajo voltaje de operación evitando la necesidad requerimientos regulatorios. Por ejemplo, los LEDs son totalmente compatibles con la UL y otros estándares de seguridad.

UL es una certificación emitida por Underwriters Laboratories, y es uno de los símbolos con mayor reconocimiento de que un producto cumple con garantía los estándares de seguridad y calidad en Estados Unidos y Canadá. Esto lo hace altamente competitivo para su libre circulación en otros mercados internacionales.