QUÉ ES UN LED

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez

BREVE HISTORIA DE LOS LEDs

La luz que emite un diodo LED constituye un fenómeno físico denominado “electroluminiscencia”. Aunque desde hace muchos años atrás se conoce este fenómeno físico, no fue hasta 1961 que Bob Biard y Gary Pittman, investigadores de la empresa norteamericana “Texas Instruments”, descubrieron que cuando se le aplicaba una corriente eléctrica a un semiconductor diodo compuesto por arseniuro de galio (GaAs) el chip emitía radiaciones infrarrojas (IR) no visibles al ojo humano. En un inicio ese descubrimiento sólo tuvo aplicación práctica en el control remoto de equipos. Un ejemplo del empleo doméstico del diodo LED infrarrojo lo tenemos desde hace años instalado en los mandos de mano que utilizamos a diario para cambiar los canales de las emisiones de televisión, así como para controlar el funcionamiento remoto de diferentes equipos electrodomésticos. Actualmente se pueden encontrar también diodos infrarrojos incorporados en cámaras de video digital para tomar vistas en la obscuridad utilizando la opción “Night Shot”, al igual que en los telefonillos domésticos con video incorporado y visión nocturna, como los que se encuentran colocados en la puerta de entrada de algunas viviendas.

A la izquierda se puede ver un conjunto de diodos LED infrarrojos colocados en el circuito electrónico de un telefonillo doméstico de los que se colocan a la entrada de algunas viviendas.  A la derecha aparece una cámara de video digital con una flecha de color rojo indicando el punto donde se encuentra ubicado el LED infrarrojo que permite realizar tomas de escenas nocturnas (Night Shot) en plena obscuridad.

Un año después, en 1962, el físico norteamericano Nick Holonyak desarrolló el primer LED de luz visible roja cuando trabajaba en los laboratorios de la “General Electric” en New York. Años después, en 1972, George Craford desarrolló el primer LED de luz amarilla, mejorando también en 10 veces la brillantez de la luz emitida por los de color rojo y rojo-naranja.

Posteriormente en los años 90 del siglo pasado, el investigador japonés Shuji Nakamura desarrolló el LED de luz verde y más tarde el de luz azul, que le abriría el camino para desarrollar un tiempo después el LED emisor de luz blanca.

A la izquierda se puede ver una triada de colores RGB (Red-Green-Blue – Rojo-Verde-Azul). Cuando se mezclan estos tres colores emitidos simultáneamente por una fuente de luz con toda su intensidad lumínica, se obtiene luz blanca. Cuando se varía la intensidad de cada color de forma independiente, se puede obtener una gama completa de diferentes colores. La foto del centro muestra, de forma parcial y muy ampliada, una sección de matriz compuesta por múltiples triadas emisoras de luz RGB, arregladas de forma conveniente en una pantalla o "display". A la derecha se muestra una pantalla gigante tipo “Jumbo” destinada a reproducir videos o emisiones de televisión en espectáculos públicos, formada por miles de diodos LED “RGB”.

Para crear luz blanca es necesario mezclar luz roja, verde y azul en iguales proporciones, integrando una triada “RGB” ( Red - Green - Blue  =  Rojo - Verde - Azul ).

 Las pantallas gigantes de televisión (conocidas también como pantallas “Jumbo”), muy utilizadas en la presentación de grandes espectáculos musicales, deportivos, políticos, religiosos y otras actividades en interiores y al aire libre, se componen de miles de triadas formadas por diodos LEDs de esos tres colores. Al variar electrónicamente la intensidad lumínica de cada LED integrado en la triada se consigue reproducir cualquier escena de video mostrando toda la gama de colores del espectro electromagnético visible al ojo humano, incluyendo también los colores blanco brillante y el negro profundo.

Diodos LED de luz blanca de alta intensidad. El punto amarillo constituye la capa de fósforo (P) que recubre el chip emisor de luz azul-ultravioleta.

Debido a que la tecnología para obtener luz blanca a partir de una triada de colores rojo, verde y azul resultaba al principio costosa para ser utilizada con fines de iluminación en general, las investigaciones llevada a cabo por Nakamura se encaminaron a desarrollar un chip emisor de luz azul-ultravioleta (como el diodo Ce:YAG, compuesto por itrio, aluminio y granate, dopado con cesio, por ejemplo), que al recubrirlo con una capa de fósforo (P) en función de filtro permite absorber la componente ultravioleta que emite el chip y convertirla en luz blanca, de forma similar a como ocurre en el interior de los tubos de luz fluorescente. Como el grosor de esa capa de fósforo afecta de forma directa a la temperatura de color de la luz que emite el diodo, a menor grosor de dicha capa, la luz emitida será más fría y de mayor intensidad. Por el contrario, a mayor grosor la luz emitida será más cálida, pero también de menor intensidad.

En la actualidad las lámparas LED de alta intensidad para uso en iluminación general resultan costosas, tal como ocurrió a finales del siglo pasado cuando salieron a la venta por primera vez las lámparas ahorradoras CFL. Seguramente a medida que pase el tiempo y se incremente la producción y demanda de las nuevas lámparas LED de alta intensidad lumínica, su precio se irá reduciendo.

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