Undíode LED (acrònim anglès delight-emittingdiode (díode emissor dellum) oDEL (díode electroluminescent), és un dispositiusemiconductor que emet llum incoherent d'espectre reduït quan se'npolaritza de forma directa launió PN i és travessat percorrent elèctric.[1] Elcolor depèn del material semiconductor emprat en la construcció del díode, i pot variar des de l'ultraviolat, passant per l'espectre de llum visible, fins a l'infraroig. En l'últim cas, reben la denominació dedíodes IRED (Infra-RedEmittingDiode). El patró de radiació es pot modificar a voluntat en la fabricació del mateix LED mitjançant components òptics.[2]
El dispositiu semiconductor està comunament encapsulat en una coberta deplàstic de major resistència que les devidre que usualment s'usen en les peretes. Encara que el plàstic pot estar acolorit, és només per raons estètiques, ja que això no influeix en el color de la llum emesa. Usualment, la coberta té una cara plana que indica elcàtode, que a més és més curt que l'ànode (vegeu la fotografia).
Al contrari que leslàmpades d'incandescència que poden alimentar-se ambcorrent altern ocontinu, el díode LED només funciona amb aquest últim, ja que només condueix l'electricitat quan es polaritza en directe, com els díodes p-n convencionals. Ha de triar-se bé el corrent que travessa el LED per a obtenir una bona intensitat lluminosa; elvoltatge d'operació va des d'1,5 a 2,2V aproximadament i la gamma d'intensitats que ha de circular per ell va de 10 a 20 mA en els díodes de color roig i d'entre 20 i 40 mA per als altres LEDs.
L'electroluminiscència com a efecte es va descobrir l'any 1907 per l'experimentador britànicH. J. Round de Marconi Labs.[3]
L'any 1927 l'inventor rus Oleg Losev publica la creació del primer LED[4] en diverses revistes científiques a la Gran Bretanya, Rússia i Alemanya, però no es va trobar cap tipus d'ús durant diverses dècades.
El 1968, Monsanto es va convertir en la primera companyia a iniciar la producció en massa del primer tipus dedíode emissor de llum (LEDs),[6][7] utilitzant l'arsenur de gal·li (amb i sensefosfur). Això va marcar el començament de l'era de l'actual LED per a il·luminació, encara que al principi eren de baixa intensitat. De 1968 a 1970, les vendes es van duplicar cada pocs mesos. Els seus productes (LEDs discrets i pantalles numèriques de set segments) es van convertir en els estàndards de la indústria. Els principals mercats van ser llavors les calculadores electròniques, rellotges digitals i altres tipus d'aplicacions amb display digital. Monsanto es convertí en la pionera en el camp de la optoelectrònica durant la dècada de 1970, traspassant el negoci més tard a HP.[8]
Un LED és un diode format per una unió ojunció PN que emet llum quan s'activa. L'activació es produeix quan s'aplica unvoltatge determinat elselectrons són capaços de recombinar-se amb elsforats d'electrons presents en elsemiconductor alliberant energia en forma defotons (electroluminescència). Aquesta energia serà equivalent a la diferència d'energia labanda de conducció (de major energia) a labanda de valència (de menor energia). La longitud d'ona de la radiació que emeten dependrà per tant de la naturalesa del semiconductor. Actualment podem trobar diferents LEDs que emetin en elIR,llum visible oUV.
A continuació es mostra una taula on es mostren diferents materials i el seu color.
Els primers díodes construïts foren els díodesinfraroigs i de colorroig, permetent el desenvolupament tecnològic posterior la construcció de díodes per alongituds d'ona cada vegada menors. En particular, els díodes blaus van ser desenvolupats a finals dels 90,[9] afegint-se als rojos i verds desenvolupats amb anterioritat, la qual cosa va permetre, per combinació d'aquests, l'obtenció de llum blanca.[10] El díode deselenur de zinc pot emetre també llum blanca si es barreja la llum blava que emet amb la roja i verda creada perfotoluminescència. La innovació més recent en l'àmbit de la tecnologia LED són els díodes ultravioletes, que s'han usat amb èxit en la producció de llum blanca a l'emprar-se per a il·luminar materialsfluorescents.
Tant els díodes blaus com els ultravioletes són relativament cars si els comparem amb els més comuns (roig, verd, groc i infraroig) sent per això menys emprats en les aplicacions comercials.
Els LED comercials típics estan dissenyats per apotències de l'orde dels 30 a 60 mW. Al voltant de 1999 es van introduir en el mercat díodes capaços de treballar amb potències d'1 W per a ús continu; aquests díodes tenen unes matriussemiconductores de dimensions molt majors per a poder suportar tals potències i incorporen a més aletes metàl·liques per a dissipar lacalor (veureconvecció) generada per l'efecte Joule. L'any 2002 es van comercialitzar díodes per a potències de 5 W, amb eficiències entorn de 60 lm/W, és a dir, l'equivalent a una bombeta incandescent de 50 W. En cas de continuar aquesta progressió, en el futur serà teòricament possible l'ús de díodes LED en la il·luminació.
A inicis del segle XXI s'han desenvolupat elsOLED (díodes LEDorgànics), fabricats ambpolímers orgànics semiconductors. Aquests materials condueixen l'electricitat gràcies a ladeslocalització dels electrons pi per conjugació.[11] Aquests tipus de LED presenta avantatges respecte els inorgànics; baix cost, necessiten un voltatge més baix i una alta gamma de colors i contrastos que no tenim amb els inorgànics.[12] Encara que l'eficiència aconseguida amb aquests dispositius està lluny de la dels díodes inorgànics, la seva fabricació promet ser considerablement més barata que la d'aquells, sent a més possible dipositar gran quantitat de díodes sobre qualsevol superfície emprant tècniques de pintat per a crear pantalles a color.[13]
Sónnanocristalls semiconductors amb propietats òptiques que ens permeten obtenir qualsevol color de l'espectre.[14] Per obtenir el color, hem d'excitar el material mitjançant un altre LED inorgànic o bé per electricitat.[15] La seva estructura és similar a la dels OLEDs, però en aquests tenim una capa de puntsquàntics intercalada en dos capes de transport d'electrons. Quan apliquem uncamp elèctric, l'electrò cau en forats quàntics. Segons la mida del forat quàntic, el color serà un o un altre, però sempre serà pur.[16]
La tecnologia LED està molt estesa actualment i degut als avantatges que presenta respecte a les fonts clàssiques d'emissió de llum, com les llums incandescents o les fluorescents, està substituint-les en multitud d'aplicacions.
Recentment s'està estenent l'ús de la tecnologia LED en l'àmbit de les impressores. Aquestes impressores LED funcionen de manera anàloga a lesimpressores làser amb la diferència que la font d'emissió de llum sobre el tambor fotosensible és un LED enlloc d'un làser. Això presenta certs avantatges: fabricació d'impressores més petites, no hi ha producció d'ozó i la imatge té millor resolució.[18]
LaTorre Agbar utilitza més de 4.500 lluminàries que inclouen LEDs per a il·luminar la seva façana amb diferents imatges.[19]
L'ús de làmpades LED en l'àmbit de la il·luminació (incloent la senyalització de trànsit) és previsible que s'incrementi en el futur, ja que encara que les seves prestacions són intermèdies entre les làmpades incandescents i els tubs fluorescents, presenta indubtables avantatges enfront d'aquests dos sistemes d'il·luminació, particularment la seva llarga vida útil i la seva menor fragilitat, a part de ser econòmicament més viables que les esmentades anteriorment. L'acoblament de LEDs blaus, verds i vermells permeten una il·luminació amb llum blanca.[20]
En l'àmbit de laneurofisiologia clínica, s'usen díodes LED per a proporcionar estímuls lluminosos intermitents a través d'unes ulleres que es col·loquen al pacient a fi d'obtenir potencials evocats visuals.
Elbaix consum d'energia, baix manteniment i mida reduïda dels LEDs moderns ha donat lloc a aplicacions com a indicadors d'estat i es presenta en una gran varietat d'equips i instal·lacions. Lespantalles LED d'àmplia zona s'utilitzen com a pantalles a estadis i com a pantalles dinàmiques d'ús decoratiu. Pantalles de pes lleuger i primes que mostren missatges s'utilitzen en els aeroports i estacions de ferrocarril, i disposen al públic informació sobre la destinació dels trens, autobusos, tramvies i transbordadors.
Els díodes LED s'utilitzen a bastament en tot tipus d'indicadors d'estat (encès/apagat) en dispositius de senyalització (de trànsit, d'emergència, etc.) i en panells informatius (el major del món, delNASDAQ, té 36,6 metres d'alçada i es troba aTimes Square,Manhattan). També s'empren en l'enllumenat de pantalles de cristall líquid de televisions, telèfons mòbils, calculadores, agendes electròniques, etc.[21] així com en bicicletes, semàfors, indicadors logístics i de transport de tota mena, indicadors en fàbriques i usos semblants.
↑Kenji Yamagata, Yoshinobu Sekiguchi, Takao Yonehara, Kojiro Nishi «Led array manufacturing method, led array and led printer US 20090315965 A1». Led array manufacturing method, led array and led printer US 20090315965 A1, 27-10-2006.
