¿Cómo funciona un LED?

¿Qué hay dentro de un LED?

Los LEDs son diodos especiales que emiten luz cuando se les conecta a un circuito. Son empleados frecuentemente como luces “piloto” en dispositivos electrónicos para indicar si un circuito está cerrado o no. Encapsulado en una pequeña cúpula de resina de color claro (aunque puede ser oscura) se encuentra el corazón del LED, el chip semiconductor.

Los dos cables que se extienden bajo la cubierta de resina, o “bombilla”, indican el modo en que el LED debe conectarse al circuito. El cable correspondiente al lado negativo de un LED se distingue por dos rasgos: 1) sale del interior del lado plano inferior de la bombilla (el positivo sale desde el borde), 2) su extensión es más corta que la del cable positivo. El polo negativo debe conectarse al Terminal negativo de la batería. Los LEDs operan a voltajes relativamente bajos, entre 1 y 4 voltios, y conducen corrientes entre 10 y 40 miliamperios. Si se aplican voltajes o corrientes por encima de estos valores, el chip del LED se puede derretir.

La parte más importante de un diodo emisor de luz (LED) es el chip semiconductor ubicado en el centro de la bombilla tal y como se muestra a la derecha. El chip tiene dos regiones separadas por un empalme. La región p está dominada por las cargas eléctricas positivas, mientras que en la región n dominan las negativas. El empalme actúa como una frontera para los electrones entre las regiones n y p. Solo cuando se aplica el voltaje suficiente al chip semiconductor, logra fluir la corriente, y es entonces cuando los electrones cruzan el empalme y llegan a la región p.

En ausencia de una diferencia de potencial eléctrica (voltaje) lo bastante grande, llegando a través de los polos del LED, el empalme actúa como una barrera para el flujo de electrones.

¿Qué causa la emisión de luz de un LED y qué determina el color de esta?

Cuando se aplica al chip un voltaje suficiente mediante los polos del LED, los electrones pueden moverse con facilidad en solo una dirección a través del empalme entre las regiones p y n. En la región p existen muchas más cargas positivas que negativas. En la región n los electrones son más numerosos que las cargas eléctricas positivas. Al aplicarse un voltaje suficiente, la corriente empieza a fluir, los electrones de la región n adquieren suficiente energía como para moverse a través del empalme hacia la región p. Una vez que los electrones llegan a la región p son atraídos inmediatamente por las cargas positivas debido a las mutuas fuerzas de atracción de Coulomb entre partículas con carga opuesta. Cuando un electrón pasa lo suficientemente cerca de una carga positiva de la región p, las dos cargas se “recombinan”.

Cada vez que un electrón se recombine con una carga positive, la energía potencial eléctrica se convierte en energía electromagnética. Por cada recombinación de una carga negativa y positiva, se emite un cuanto de energía electromagnética, en forma de fotón lumínico, con una frecuencia característica del material semiconductor (normalmente una combinación de los elementos químicos: galio, arsénico y fósforo). Cada material emite fotones únicamente en un rango de frecuencia muy estrecho. Los diodos que emiten luces de colores distintos están realizados con otros materiales semiconductores y requieren diferentes energías para iluminarse.

Visto en What is Inside an LED?

30 Comentarios

  1. 1 Iratxo Iratxo 17 May 2007 0 (0 Votos)

    Me encantan los LEDs y me ha gustado mucho el artículo. Solo añadiría dos comentarios: En castellano una “junction” cuando se habla de diodos es una “unión”, así un diodo es una unión PN o un transistor bipolar tiene dos uniones opuestas.

    Por otro lado comentar la gracia de los LEDs que va un poquito más allá.

    Cualquier diodo semicondutor funciona de la forma que has comentado. Estos diodos se usan muy habitualmente en electrónica, en rectificadores, protectores de inversión, sintonizadores… y todos de la misma forma, dejando el paso de corriente en un sentido y recombinando electrones y huecos. Sin embargo no emiten luz, solo disipan calor.

    La gracia de los LEDs es que la recombinación de las cargas e- y h+ se hace de una peculiar forma. Esto se debe al alineamiento del cristal de semiconductor. Cuando se diseña un LED se hace con materiales en los que los e- y h+ tengan una forma de recombinarse alineada.

    Técnicamente se dice que si las bandas de conducción y de valencia tienen sus mínimos y máximos alineados en función del vector de red, entonces y solo en ese caso la recombinación de portadores emitirá un fotón liberando la energía.

    En un diodo normal, no existe esa alineación y en lugar de liberar un fotón se liberan vibraciones mecánicas en la red cristalina que lo único que hacen es calentar el chip. Es lo que se conoce como un “fonon”.

    Un saludo!

    • 2 Leventen Leventen 2 Nov 2013 0 (0 Votos)

      Muy buena tu respuesta asi como me enseño mi profesor de dispositivos, me hicistes recordar esas palabras que el habia dicho en su clase :)

  2. 3 Maikelnai Maikelnai 17 May 2007 0 (0 Votos)

    Guau, me has dejado a cuadros Iratxo 8-O
    Estupendo comentario, se te ve realmente puesto ;-)

  3. 4 angro angro 18 May 2007 0 (0 Votos)

    Buena entrada y buen comentario de Iratxo.

    En referencia a los colores, según tengo entendido, los más comunes son los rojos y verdes. Los azules son los más caros y un poco más difíciles de encontrar.

    Supongo que será debido a que el material para hacer los azules es más caro que los del rojo y verde.

    • 5 carlos carlos 13 Jun 2012 0 (0 Votos)

      hola, yo no soy muy entendido en la materia de los leds todavia, pero el otro dia estube en una conferencia de una reconocida marca fabricante de iluminación vial con leds y si una cosa dejaron clara es que el Led nació de color azul y a partir de ahí añadiendo capas de no recuerdo que material se iba canviando el color. O sea que, el color que es mas eficiente es el azul.

  4. 6 vitor vitor 16 Jun 2007 0 (0 Votos)

    mu bien, otro licenciado o ingeniero que le han metido mucha caña en ciencias de los materiales y más que nada en ciencia de semiconductores, ya era hora de que los frickies salieramos a la luz.

    PD: gracias por hacer q la ciencia qe esta tan limitada a ambitos academicos salga a la luz de la gente con curiosidad inabarcable, lo dice un chaval que sufre ambas premisas.

  5. 7 Mensaia Mensaia 11 Jul 2007 0 (0 Votos)

    Y por qué no se gastan? Es decir si aplicáramos una diferencia de potencial permanente al LED, acabaría todas las cargas positivas combinadose con las negativas y se “gastaría” el LED?

    • 8 Leonardo Leonardo 8 Ago 2010 0 (0 Votos)

      Los materiales P o N tienen por naturaleza propiedades Positivas o Negativas.

      Están hechos con un semiconductor que está “contaminado” con otro material, esa “contaminación” (dopaje) le da un electrón extra o le quita un electrón al material y por eso es N o P.

      Cuando se aplica la diferencia de potencial, se recombinan y todo, pero cuando se desconectan y ya no está esa diferencia el propio material, dado el dopaje, regresa a sus propiedades de P o N y queda listo para usarse otra vez

  6. 9 Alderaan Alderaan 11 Sep 2007 0 (0 Votos)

    Hola, soy muy torpe en esto de la electronica. No se como puedo medir el voltaje que requiere un led con un multimetro. Si alguien me quisiera ayudar le estaria muy agradecido.

  7. 10 miichellee miichellee 20 Ene 2008 0 (0 Votos)

    disculpen tengo una duda, estoy asiendo un proyecto en mi secundaria y necesito saber ¿como puedo hacer para que los 7 leds funcionen con una vateria de 9 volds? por favor si serian tan amables!

  8. 11 marifer marifer 26 Feb 2008 0 (0 Votos)

    quiera saber cuando deja de funcionar mi diodo semiconductor

  9. 12 enrique enrique 12 Mar 2008 0 (0 Votos)

    hola:
    junto con felicitar el articulo me gustaría saber las ventajas y desventajas que tendría un sistema led alimentado por energía fotovoltaica..
    gracias

  10. 13 Mr. Ohm Mr. Ohm 23 Jun 2008 0 (0 Votos)

    Realmente ineresante,
    me lo guardo!
    gracias!

  11. 14 cham cham 11 Ago 2008 0 (0 Votos)

    buenisimo me ha servido para el trabajo de biologia buey

  12. 15 gerfe gerfe 22 Ago 2008 0 (0 Votos)

    ¡¡Esto si que es una web!!

    Felicidades

  13. 16 Javier Javier 29 Ago 2008 0 (0 Votos)

    Espectacular y exquisito el informe pero, quiero comentarles que las luces de led han evolucionado un montón, ya se venden para la iluminación de los hogares el trabajo etc.. Yo ya he comprado para la iluminación de mi casa en una empresa que se llama LUXES ( Recomendada 100% ), son ma caras pero la ventajas son inmensas. Consumen un 80 %, se colocan con la misma base (ahora se que la rosca de una bombilla común se denomina E27. Solo tuve que quitar la que tenía y poner la de led, consume 5W en lugar de los 60W de la incandescente y ademas dura 50.000 hs (yo me muero antes me parece) y además de no calentarse y no romperse ilumina lo mismo que la de 60W. También hay para reemplazar a las halógenas y hasta los tubos fluorescentes !!!! Creo que no solo han muerto las incandescentes… las de bajo consumo también. ¿Sabían que la vida útil de una incandesente es de 1000 y de las de bajo consumo 6000 aprox. La de led 50000 !!!!

    • 17 Fernando Fernando 17 May 2010 0 (0 Votos)

      En España pueden comprase en http://www.abeled.es a muy buen precio. Yo los compré allí y cada vez que llega el recibo eléctrico me alegro más :)

  14. 18 Juan Pineda Juan Pineda 27 Oct 2008 0 (0 Votos)

    Quiero aprender y por ahora no daré opinión técnica,pero,si les digo que es muy bueno el artículo.
    Juanpi de Chile

  15. 19 Salvador Salvador 12 Dic 2008 0 (0 Votos)

    Buenas, muy bueno el articulo.

    Ahora, mi pregunta era que es un led bipolar?????

    Puede uno de estos led encenderse conecte donde conecte el positivo?

    Saludosss

  16. 20 ernesto venezuela ernesto venezuela 26 Dic 2008 0 (0 Votos)

    y como funcionan los led que tienen los controles de los televisores por que también son LEDs pero no emiten luz…

    • 21 marcelo marcelo 17 Abr 2011 0 (0 Votos)

      hola, veo q llegue un poquito tarde parece :-) bueno t cuento, los leds de los controles remotos emiten luz, nada mas q por el rango de frecuencia al q emiten no es visible al ojo humano, o sea q con la vista asi directamente no podemos percibirla. hay varias formas de poder notar su presencia en forma de luz, pero hoy siendo ya el año 2011 y con tantos celulares con camaras t cuento q la mas facil es poner tu camarita del celu encendida frente al control remoto y pesionar una tecla del control, vas a poder ver asi como se enciende el led infrarrojo cada vez q preciones una tecla del control :-) q no veas no significa q no este ahi :-) abrazos y espero q ayas entendido. yo soy un jobista de todo esto de la electronica asi q explique como entiendo yo sin muchas tecnicidades :-)

  17. 22 jorge jorge 30 Mar 2009 0 (0 Votos)

    quisiera saber cuanto voltaje tienen los leds cada un con su diferente color su Vm y Vmax y su caida de tension
    gracias

  18. 23 elizabeth valiente elizabeth valiente 31 Mar 2009 0 (0 Votos)

    hola , entre para saber mas de led ya que trabajo en una empresa donde lo utilizan para todos los carteles y soy artesana , quiero saber como tengo que hacer una instalacion, para lamparas , me encanta !!! si me pudieran explicar…. asi que puedo reemplazar las bombitas de mi casa por ese sistema como se hace? gracias elizabeth

  19. 24 Dogo Dogo 21 Abr 2009 0 (0 Votos)

    Hola a todos,

    Desde luego muy buenos articulos, y si ustedes a demas quieren ver un medidor de alta gama y con un precio accesible, os dejo esta direccion.

    http://www.pce-iberica.es/medidor-deta....imetro-dt-9912.htm

    Un saludo

  20. 25 saul saul 19 Mar 2010 0 (0 Votos)

    LED zeppelin no tiene nada que ver con estas cochinadas XD ajajajajajja

  21. 26 Charles Charles 8 Jul 2010 0 (0 Votos)

    Buenas, gracias por el aporte muchachos y ciertamente podemos comprar no solo luces sino tambien televisores LED, y mas allá, con un adaptor de imagenes 3d, tendrias que comprar el equipo y los lentes, y listo bienvenido al futuro!

    salu2.

  22. 27 erikelvikingo erikelvikingo 2 Feb 2011 0 (0 Votos)

    Hola que tal queria saver cuantos led se necesitaria en una tira que se conecta a la linea de 220 vol , por que aca donde vivo muchos usan 12 vol para las tiras de entre 60 y 120 led , y yo queria eliminar el trafo , si alguien me puede orientar muchas gracias

  23. 28 ferdinando gomes ferdinando gomes 3 Nov 2011 0 (0 Votos)

    tengo lamparas de 3X17 con balastro(transformador) y de 4×40 tradicionales, puedo cambiar solo los tubos o tambien el transformador o tengo que cambiar la lampara completa?
    las lamparas LED usan algun transformador?
    gracias

  24. 29 Bruno Bruno 5 Feb 2012 0 (0 Votos)

    A mi lo que me interesa es de alguna manera la fabricacion y comercializacion de esta tecnologia que es el futuro de la iluminacion en el mundo . estas preparado y sabes donde conseguir la materia prima ? cuanto tengo que invertir para iniciar ?

  25. 30 nacho nacho 7 Oct 2013 0 (0 Votos)

    Muy bueno el articulo. Opté por tecnología led hace unos meses y funciona genial, compré las lamparas a través de un amigo en una tienda online que me recomendó, os dejo la dirección por si os sirve. Un saludo
    http://www.inovedades.com/

Deja una respuesta

Tu correo nunca será publicado. Los campos obligatorios están marcardos con *

Obligatorio
Obligatorio

Patrocinadores

Twitter

  • No public twitter messages

Flickr

  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr
  • Una foto de Flickr