Qué es un diodo LED, tipos y aplicaciones

Acabas de entrar en la mejor guía que existe actualmente sobre el diodo LED. En este artículo conocerás prácticamente todo sobre este elemento; en qué consiste, cómo funciona, de que depende su color, los tipos que hay, las aplicaciones, etc.

ℹ ¿Qué es un diodo LED?

El diodo emisor de luz o, como es conocido habitualmente, LED (Light Emitting Diode), es uno de los tipos de diodos más empleados en la actualidad y está presente, sobretodo, en televisores, en pantallas a color o en sistemas de iluminación.

Este diodo no sólo trabaja en el ancho de banda de luz visible, ya que también es capaz de emitir luz infrarroja (invisible para el ojo humano), por ejemplo, en mandos a distancia. Incluso es empleado en punteros láser de gran potencia.

El LED es básicamente un tipo de diodo especializado, ya que tiene características eléctricas muy similares a un diodo de unión PN. Esto significa que un LED conducirá corriente cuando la dirección sea hacia delante (polarización directa), pero bloqueará el flujo de corriente en la dirección opuesta (polarización inversa).

Los diodos emisores de luz se fabrican a partir de una capa muy delgada de semiconductores bastante dopados.

⚙️ Funcionamiento

Antes de nada, si no sabes como funciona un diodo, te dejamos el siguiente enlace aquí.

Cuando un LED es polarizado directamente, los electrones de la banda de conducción se recombinan con agujeros de la banda de valencia liberando suficiente energía para producir fotones. Estos fotones pueden salir de la unión e irradiar, produciendo luz.

Podemos decir que los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que convierten la energía eléctrica en energía lumínica.

La construcción de un diodo emisor de luz es muy diferente a la de un diodo de unión normal. La unión PN de un LED está rodeada por una carcasa o cuerpo semiesférico de resina epoxi de plástico duro que protege el LED contra vibraciones y golpes.

En realidad un LED no emite tanta luz, por lo que el cuerpo de resina epoxi está construido de tal manera que la luz se vea reflejada con mayor intensidad.

Generalmente, la mayoría de LEDs se fabrican con dos patas que sobresalen de la parte inferior del cuerpo. Por un lado está el cátodo (-), terminal identificado por una muesca o parte plana en el cuerpo o por tener la pata más corta y, por otro lado, está el ánodo (+) que se corresponde con el terminal más largo.

Los LEDs, al ser dispositivos de estado sólido, tienen múltiples ventajas frente a los dispositivos lumínicos convencionales:

• Pueden ser extremadamente pequeños.
• Tienen una vida útil mucho más larga que las fuentes de luz normales (100.000 horas vs 5.000 horas).
• Poseen una eficiencia que ronda el 80% frente al 20% de las bombillas convencionales.

💡 ¿Cómo se produce el color de los diodos LED?

Mucha gente pensará que es debido al color de su encapsulado, pero esto NO es correcto.

A diferencia de los diodos de señal normales que se fabrican para la detección o rectificación de energía y que se fabrican con materiales semiconductores de Germanio o Silicio, los LEDs se fabrican con semiconductores basados en elementos como el Galio, Silicio, Indio, Aluminio, Fósforo,…

En función del material semiconductor utilizado y de la cantidad de dopaje del mismo, el LED emitirá luz a una longitud de onda espectral determinada, es decir, el color del mismo vendrá determinado por este factor.

Por lo tanto, el color de la luz emitida por un LED no es debido al color de su carcasa o encapsulado. Sin embargo, este factor sí ayuda a que se vea más brillante cuando conduce corriente y para indicar su color cuando no está encendido.

Los diodos emisores de luz están disponibles en una amplia gama de colores, siendo los más comunes el rojo, amarillo y verde.

📍 Tipos

Podemos clasificar los LEDs que hay en el mercado en función del material semiconductor:

• Arseniuro de Galio (GaAs) – Luz infrarroja
• Fosfuro de arseniuro de galio (GaAsP) – Rojo-infrarrojo, naranja
• Fosfuro de arseniuro de aluminio y galio (AlGaAsP) – Rojo, naranja-rojo, naranja y amarillo de alto brillo.
• Fosfuro de galio (GaP) – Rojo, amarillo y verde
• Fosfuro de aluminio y galio (AlGaP) – Verde
• Nitruro de galio (GaN) – Verde, verde esmeralda
• Nitruro de Galio Indio (GaInN) – Cerca al ultravioleta, verde azulado y azul
• Carburo de silicio (SiC) – azul
• Seleniuro de Zinc (ZnSe) – azul
• Nitruro de aluminio y galio (AlGaN) – ultravioleta

La mayoría de los LEDs requieren un voltaje de operación (polarización directa) de aproximadamente 1.2 a 3.6 voltios con un rango de corriente de aproximadamente 10 a 30 mA, siendo lo más habitual de 12 a 20 mA.

Normalmente suele ser aproximadamente de 1.2V para un LED rojo estándar y 3.6V para un LED azul.

Por supuesto, la caída de tensión exacta dependerá de los diferentes materiales dopantes y las longitudes de onda utilizadas.

También existen diodos LEDs que son capaces de generar más de un color en el mismo encapsulado.

LED Bicolor

Un LED bicolor es aquel en el que se encuentran, en un solo encapsulado, dos LEDs conectados entre si en «paralelo inverso» (uno hacia delante y otro hacia atrás).

Los LEDs bicolores pueden emitir, por ejemplo, rojo cuando el dispositivo está conectado en una dirección y verde cuando está conduciendo en la otra dirección.

Este tipo de disposición bidireccional es útil para dar una indicación de polaridad, por ejemplo, la conexión correcta de baterías o fuentes de alimentación, etc.

LED RGB

Este componente es muy usado en paneles publicitarios donde hay presentes matrices de cientos o miles de ellos.

La principal ventaja frente al resto de LEDs, es que estos pueden reproducir casi cualquier color de manera perfecta, pudiéndose emplear en medios donde se muestren imágenes y vídeos, o para iluminar un recinto de un determinado color.

Si quieres ver cómo funciona este tipo de LED, échale un vistazo al siguiente tutorial de programación en Arduino.

📦 Partes de un diodo LED

En la siguiente imagen podemos apreciar las partes de las que se compone un diodo LED estándar.

✅ Aplicaciones

• Luces de coches y motos
• Semáforos y señales de tráfico
• Aplicaciones médicas y juguetes
• Bombillas
• Controles remotos o mandos a distancia
• Iluminación de interiores y exteriores
• Decoración
• Linternas
• Paneles informativos y publicitarios
• Adornos navideños

Víctor González

Ingeniero Técnico en Electrónica Industrial y Automática. Gran interesado en el mundo tecnológico, el marketing digital y el SEO. Piensa 3D me ha permitido unir mis dos principales pasiones: la electrónica y la creación de proyectos online.