Fuentes de Luz en Electr�nica

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 s�lido llamado electroluminiscencia. Bajo espec�ficas condiciones, las fuentes de luz de estado s�lido, pueden producir luz coherente como en los diodos laser. Otros dispositivos como el dispositivo de cristal l�quido (LCDs), con controles de luz por alimentaci�n externa, forman unidades de visualizaci�n. Los proyectores de cristal l�quido, han tenido un impacto importante en la presentaci�n p�blica de la informaci�n, haciendo incursiones en los famosos tubos de rayos cat�dicos. Otras tecnolog�as, como los dispositivos de microespejos de Texas Instruments llamados "procesadores de luz digitales", as� como variedades de pantallas de plasma, est�n comenzando a entrar en el mercado de las pantallas.

Craford, et al. indican que la iluminaci�n LED est� haciendo grandes avances en potencia y eficiencia, y jugar� un papel m�s importante en la iluminaci�n 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 combinaci�n de chips rojo, verde y azul en un solo dispositivo.

La eficiencia de un dispositivo para convertir la energ�a el�ctrica en luz visible, se llama "rendimiento luminoso", y se mide en l�menes/vatio. Las l�mparas de sodio de baja presi�n tienen una eficiencia muy alta debido al dominio de las l�neas D del sodio que responden al vapor de sodio. Como culminaci�n al progreso que se ha hecho con los LEDs, un tipo de LED rojo, el tipo de pir�mide invertida desarrollado por Hewlett-Packard, ha superado la eficiencia del "amarillo antiguo", la luz de sodio.

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Conceptos de Electr�nica

Conceptos de Optoelectr�nica

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 regi�n activa que emite luz cuando se recombinan los electrones y huecos. Considerando la combinaci�n 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 regi�n activa. La luz se produce por un proceso de estado s�lido llamado electroluminiscencia.

En este dise�o 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 peque�o vaso reflectante, para que la luz de la capa activa se refleje hacia la direcci�n de salida deseada.

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Conceptos de Electr�nica

Conceptos de LED

Referencia
Craford, et al.
 
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Caracter�sticas del LED

Cuando un LED est� polarizado directamente al nivel umbral de conducci�n, su corriente aumenta r�pidamente y debe ser controlada para evitar la destrucci�n del dispositivo. La salida de luz es bastante proporcional linealmente a la corriente dentro de su regi�n activa, por lo que la salida de luz puede ser modulada con precisi�n, para enviar una se�al sin distorsi�n a trav�s de un cable de fibra �ptica.

Patr�n de Salida de Luz
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Conceptos de LED
 
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Patrones de Radiaci�n LED

Un LED es una fuente de luz direccional, con su m�xima potencia emitida en la direcci�n perpendicular a la superficie de emisi�n. El patr�n de radiaci�n t�pico, muestra que la mayor parte de la energ�a se emite dentro de 20� de la direcci�n de m�xima luz. Algunos paquetes de LEDs incluyen lentes de pl�stico, para esparcir la luz a un mayor �ngulo de visibilidad.

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Conceptos de Electr�nica

Conceptos de LED

Referencia
Floyd, Electronic Devices
 
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Diodos Emisores de Luz

Los LED se producen para todo el espectro visible y en el infrarrojo y en el ultravioleta. La tabla de abajo con las referencias de LED citadas resume el erango de longitud de onda y los materiales utilizados.

Colores de LED
Color
Longitud de onda
(nm)
Voltaje
directo (V)
Material
Ultravioleta
<400
3,1-4,4
Nitruro de aluminio (AlN)
Nitruro de galio aluminio (AlGaN)
Violeta
400-450
2,8-4,0
Nitruro de galio indio (InGaN)
Azul
450-500
2,5-3,7
Nitruro de galio indio (InGaN)
Carburo de silicio (SiC)
Verde
500-570
1,9-4,0
Fosfuro de galio (GaP)
Forfuro de galio aluminio (AlGaP)
Amarillo
570-590
2,1-2,2
Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP)
Fosfuro de galio (GaP)
Naranja
590-610
2,0-2,1
Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP)
Fosfuro de galio (GaP)
Rojo
610-760
1,6-2,0
Arseniuro de aluminio galio (AlGaAs)
Fosfuro arseniuro de galio (GaAP)
Fosfuro de galio (GaP)
Infrarrojo
>760
>1,9
Arseniuro de galio (GaAs)
Arseniuro de galio aluminio (AlGaAs)
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