Alumbrado con LED

¿Qué es un LED?

Los LED, o díodos emisores de luz, son mucho más que simples bombillas de tamaño reducido: constituyen una revolución para la iluminación. Nos permiten crear efectos de iluminación que años atrás eran inconcebibles. Gracias a los LED puede crear libremente cualquier instalación o efecto luminoso que se imagine.

Ventajas de los LED

Los LED ofrecen muchas ventajas frente a las bombillas tradicionales. La importancia de dichas ventajas dependerá de su aplicación específica, pero incluyen:

• Ventajas en general
  • Larga duración (50.000 horas)
  • Bajo coste de mantenimiento
  • Más eficiencia que las lámparas incandescentes y las halógenas
  • Encendido instantáneo
  • Completamente graduable sin variación de color
  • Emisión directa de luces de colores sin necesidad de filtros
  • Gama completa de colores
  • Control dinámico del color y puntos blancos ajustables
• Ventajas de diseño
  • Libertad total de diseño con luces invisibles
  • Colores intensos, saturados
  • Luz direccionada para sistemas más eficaces
  • Iluminación fuerte, a prueba de vibraciones
• Ventajas medioambientales
  • Sin mercurio
  • Sin irradiaciones de infrarrojos o ultravioletas en la luz visible

¿Cómo funcionan?

Un LED es un dispositivo semiconductor. Cuando se suministra corriente a un LED, los electrones se mueven a través del material semiconductor y algunos pasan a un estado energético más bajo. Durante el proceso, se emite la energía "excedente" en forma de luz. La longitud de onda (y, por lo tanto, el color) se puede ajustar utilizando diferentes materiales semiconductores y procesos de manufacturado distintos. Es más, la difusión de la longitud de onda de la luz emitida es relativamente corta, por lo que los colores son más puros.

Actualmente, la mayoría de LED se fabrican con materiales semiconductores compuestos tradicionales, como el nitrito de galio (GaN). Sin embargo, también están empezando a aparecer los LED hechos de materiales orgánicos (los OLED, Organic Light Emiting Diode). Los LED fabricados a base de polímeros (normalmente llamados PLED o PolyLED) ofrecen muchas de las ventajas de los LED tradicionales y a su vez pueden convertirse en fuentes de luz flexibles.

Tenga en cuenta que actualmente no se dispone de LED de color amarillo pero este color se puede obtener fácilmente combinando LED de colores distintos, p.ej. rojo y verde

 

Por qué elegir lámparas de LEDs

 

Todo apunta a que las bombillas tradicionales vayan a desaparecer a lo largo de este siglo, debido a las desventajas que poseen frente a otro tipo de lámparas como las de ahorro o las lámparas de LEDs.

En eRenovable lanzan, a partir de una entrada en The Sietch Blog, unos cuantos puntos que tienen a favor las lámparas de LEDs:

• Las lámparas de diodos LED tienen mayor duración (entre 7 y 10 años): son más resistentes a los golpes y su vida útil es mayor.
• Su eficiencia también es mayor: el rendimiento energético de un LED es de hasta el 90%, mientras que en el caso de las bombillas el nivel de eficiencia es de alrededor del 10%.
• Si uno de los LEDs se rompe, se puede sustituit fácilmente por otro. Y aunque no se sustituya apenas se pierde potencia.
• El uso de LEDs en semáforos es perfecto: proporcionan una luz más brillante y consistente, incluso cuando la luz del sol es directa.
• El ahorro energético es la principal baza de la utilización de diodos LED frente a bombillas tradicionales.

¿Existe todavía alguna duda?. Ahora estaría bien que los gobiernos de todos los paises subvencionaran la utilzación de este tipo de luz.

 

Unos investigadores desarrollan una tecnología que reduce el costo de la iluminación LED.

Las bombillas tradicionales de incandescencia desperdician gran parte de la energía que consumen en calor, siendo por tanto muy ineficientes. Los tubos fluorescentes, o las bombillas de bajo consumo basadas en su misma tecnología, son más eficientes y duran más, pero presentan otros problemas. Con el tiempo pierden eficacia, tienen una demora a la hora de encenderse y tardan un rato en alcanzar su máxima luminosidad una vez encendidas. Lo peor es que contienen mercurio, un metal pesado muy contaminante. Por todo esto, y desde hace algún tiempo, se piensa en la introducción de diodos emisores de luz, o LED en sus siglas en inglés, como sistemas de iluminación. Esta tecnología es cuatro veces más eficiente que las bombillas tradicionales y si se adoptara de manera general se produciría un ahorro de energía de un 10% respecto al consumo total. Además pueden durar muchos años sin estropearse (se calcula que podrían llegar a unos 15).
Aunque la iluminación LED no es un sistema perfecto. Además del problema de no iluminar con una luz totalmente blanca son caros. Una cosa es el uso de unos cuantos LED en una linterna o un semáforo y otra es iluminar una oficina.
Ahora Timothy D. Sands y sus colaboradores de Purdue University han conseguido solucionar un gran obstáculo que había para la producción de LED baratos.
Los LED son fabricados sobre un substrato de zafiro, material que es muy caro de producir. Estos investigadores han conseguido la fabricación de LED a bajo coste utilizando un substrato de silicio recubierto con otro material.
Un LED es un dispositivo de estado sólido y emite luz gracias al uso de unos semiconductores, no hay filamento incandescente ni un gas encerrado en una ampolla ni nada similar. Como semiconductor se suelen emplear nitruro de galio sobre un substrato de zafiro, que además hace las veces de espejo reflector. El uso de este substrato de zafiro hace que una instalación de un sistema iluminación LED sea 20 veces más cara que la convencional.
En la nueva configuración se recubre un substrato de silicio con una capa reflectora de nitruro de circonio. Normalmente este compuesto es inestable en contacto con el silicio, pero estos investigadores lo han solucionado colocando una capa intermedia de nitruro de aluminio entre el substrato y la capa reflectora.
Para la manufactura del LED los investigadores usan una técnica de deposición por pulverización reactiva (reactive sputter deposition), que es habitual en la industria microelectrónica. En esta técnica se usa gas argón para bombardear el blanco del material que finalmente se deposita sobre el substrato. La ventaja del nitruro de zirconio y del nitruro de aluminio es que sus átomos se colocan adecuadamente sobre la estructura cristalina del silicio, capa atómica a capa atómica, en un crecimiento que se denomina epitaxial.
El arreglo de los átomos en estructura cristalina, cuando se tiene diversos compuestos y a veces con diferentes parámetros de red, no es sencillo y constituye uno de los retos con los se tiene que enfrentar que este tipo de científicos. Si la estructura cristalina no es la adecuada este tipo de dispositivos simplemente no funcionan.
Gracias a esta nueva tecnología se podrán producir LED a muy bajo coste y quizás sea posible su empleo masivo en iluminación. Se puede además producir muchos LED simultáneamente sobre la misma galleta de substrato y asimismo el nuevo substrato disipa mejor el calor, alargándose con ello la vida útil del dispositivo.
Como una gran parte del consumo de electricidad es debido a la iluminación, la adopción generalizada de la iluminación LED produciría un ahorro considerable. Una bombilla convencional tiene un rendimiento de un 10% mientras que los LED tienen un rendimiento de entre un 47% a un 64%. Sin embargo las lámparas LED actuales cuestan unos 100 dólares por lo que su amortización no es buena. Cuando este coste caiga a los 5 dólares es de esperar una generalización de su uso que sustituirá las lámparas fluorescentes.
Estos investigadores esperan que los LED de bajo coste lleguen al mercado en unos dos años, una vez se solucionen los pequeños problemas que todavía quedan.