LED’s. Innovación que crea la iluminación del futuro.

“El LED es la tecnología de iluminación que más promete y la que será, probablemente, la fuente dominante de luz en el futuro”

Casi todos conocemos y estamos familiarizados con los LED’s, los vemos al frente de muchos equipos de uso cotidiano como radios, televisores, teléfonos celulares, controles remotos, relojes digitales, electrodomésticos, etc., aparatos a los que se había restringido su uso ya que así los encasillaron los científicos de los años 60 puesto que se crearon LED’s de colores, pero la luz blanca -que podría haber tenido más aplicaciones- fue particularmente esquiva, porque no se descubría aún el material que permitiera desarrollar un LED de luz azul. Sin él, no podrían crear luz blanca.

La constante innovación y desarrollo permitió a un científico japonés hace algunos años descubrir que el nitrito de galio permitía crear un LED azul. Con todos los elementos a la mano, los investigadores desarrollaron el primer LED de luz blanca y en los últimos años el LED blanco ha evolucionado a grandes pasos y se han introducido nuevos materiales para crear LED’s de prácticamente todo el espectro visible de colores y ofreciendo al mismo tiempo una eficiencia lumínica que supera a la de las lámparas incandescentes. Estos nuevos LED’s, brillantes, eficientes y coloridos, están expandiendo su dominio a un amplio rango de aplicaciones de iluminación, desplazando a su anterior campo de dominio que era el de la mera indicación, puesto que hoy es la tecnología de iluminación que más promete y la que será, probablemente, la fuente dominante de luz en el futuro.

Dentro de las muchas ventajas de los LED’s es que operan a voltajes bajos, entre 1 y 4 volts, y conducen corrientes entre 10 y 40 miliamperes, si se aplican valores mayores a los indicados, el diodo se puede fundir.

Si consideramos su particularidad de bajo consumo energético y alta luminosidad, así como su innegable ventaja de uso en señalamientos exteriores (por ejemplo en señales de transito) tendremos que el futuro de estos pequeños dispositivos semiconductores es realmente muy promisorio, tal como lo indican los números actuales de crecimiento del mercado a nivel mundial.

¿QUÉ ES UN LED?

                        La palabra LED es un acrónimo de “Light Emiting Diode”, o “Diodo emisor de luz”, y se refiere a la luz producida por un semiconductor (Diodo) que se tiene dentro de una cápsula sólida y transparente y que funciona como un foco cuando se hace pasar una corriente por sus terminales.

Los LED’s poseen 4 componentes básicos de su estructura. Estos son:

·       Material emisor semiconductor, montado en un chip-reflector. Este material determina el
color de la luz.

·       Los postes conductores (cátodo y ánodo).

·       El cable conductor que une los dos polos.

·       Un lente que protege al material emisor del LED y determina el haz de la luz. A diferencia de los emisores de luz tradicionales, los LED’s poseen polaridad (siendo el ánodo el terminal positivo y el cátodo el terminal negativo) por lo que funcionan únicamente al ser polarizados en directo.

Sin entrar en más detalle de su funcionamiento, podemos decir que cuando la electricidad pasa a través de un diodo, los átomos de uno de los materiales (contenido en un chip-reflector) son excitados a un mayor nivel. Los átomos en el primer material retienen mucha energía y requieren liberarla. Esta energía libera electrones al segundo material dentro del chip reflector y durante esta liberación se produce la luz. En otras palabras, la electroluminiscencia se da cuando, estimuladas por un diferencial de voltaje, las cargas eléctricas negativas (electrones) y las cargas eléctricas positivas, al combinarse entre sí, dan como resultado la liberación de energía en forma de fotones. Esto genera una luz mucho más eficiente ya que la conversión energética se da con mucho menos pérdida en forma de calor que como ocurre con los focos incandescentes tradicionales. El color de la luz es relativa a los materiales emisores semiconductores y procesos de elaboración del chip-reflector.

El color de la luz de un LED obedece a la cantidad de energía en ese fotón. A su vez, la cantidad de energía dependerá del material utilizado para las capas, de manera que los LED’s, dependiendo de la combinación de los elementos químicos presentes en los materiales que los componen, pueden producir un amplio rango de longitudes de onda dentro del espectro cromático, dando como resultado diferentes colores.

Ejemplos:

CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS DE LOS LED’S

Son muchas las ventajas que poseen los LED’s ante los dispositivos tradicionales de iluminación como focos incandescentes, halógenos, tubos de neón, fluorescentes, mercurio, etc. Algunas de ellas son:

• Reducen significativamente el consumo energético
• Tiempo estimado de vida muy elevado, entre 80 mil y 100 mil horas, por lo que se reducen costos de mantenimiento.
• Trabajan a muy baja corriente y tensión lo que los hace más seguros y confiables en su uso.
• Virtualmente no generan calor.
• La luz de un LED es direccional, por lo que se puede ajustar en la dirección que se requiera
• No contiene ningún material peligroso, como mercurio
• Por su larga vida útil y la alta calidad de los materiales que lo componen, un LED requiere ser reciclado menos a menudo
  • Por ser de estado sólido pueden ser adaptados a aplicaciones con cierto grado de vibración o impacto.
  • Son excelentes para sistemas micro-controlados o con niveles de tensión TTL por trabajar a bajo voltaje.
  • Tiempo de respuesta ON/OFF – OFF/ON virtualmente instantáneo.
  • Puede ajustarse su intensidad en el brillo por medio de modulación en frecuencia.
  • Son ideales para el diseño de dispositivos de iluminación multicolor.
  • Permiten la elaboración de dispositivos de iluminación mucho más prácticos y de fácil instalación.
  • Con potencias desde 1w, entregan una solución de muy bajo consumo para remplazo de productos incandescentes o fluorescentes de hasta 200w o más.
  • Se instalan directamente en los mismos portalámparas de los productos tradicionales.
  • Los LED’s de color cubren todo el espectro de colores de luz visible, lo que ofrece al mercado innumerables posibilidades.
  • Tienen un alto índice cromático, gracias a ello los colores se ven más naturales.
  • Por su muy bajo consumo, esta tecnología es también utilizada en luminarias de patios, estacionamientos y calles, alimentadas mediante energía de la red eléctrica normal o con
    energía solar mediante colectores fotovoltaicos y acumuladores.
  • Considerando lo anterior, son recomendables para ubicaciones físicas remotas, sin disponibilidad de una red de energía tradicional, que cuenten con una cantidad de horas de luz diurna adecuada.

LA “LUZ VERDE”

Cerca de un 20% de toda la electricidad generada en el mundo se utiliza para iluminarlo. Es una gran cantidad de energía. Para establecer un punto de comparación, una PC encendida y en uso puede requerir un cuarto de la energía de un foco de 60 watts.

De ahí la importancia de los LED’s: no tienen igual en lo que se refiere a eficiencia energética. La luz de un LED consume un 50% menos de energía que las fuentes tradicionales, y es cuatro veces más eficiente energéticamente que un foco tradicional, porque transforma una mayor cantidad de energía en luz, y no en calor. 

Un foco incandescente requiere de 3.600 kWh de electricidad cada 60 mil horas de uso. Para el mismo periodo, una lámpara LED utiliza apenas 120 kWh.

Actualmente, los LED’s pueden ser bastante más caros que un foco tradicional. Sin embargo, a medida que el uso de esta alternativa se masifique, los precios comenzarán a bajar. De hecho se está proyectando una disminución de un 10% o más al año en su valor.

Independientemente del mayor costo de la tecnología, el retorno de la inversión es extremadamente rápido. Un foco tradicional de 60 watts tiene una vida útil de 1.000 horas, una lámpara fluorescente ahorradora de luz en teoría tiene una vida de 10,000 horas, mientras que un bulbo LED de 2 watts, dura mínimo 60 mil. Por tanto, uno deberá comprar al menos 60 focos incandescentes por cada uno de LED. Un foco LED básico, de 2 watts, cuesta alrededor de $450.00 pesos, pero como ya se mencionó, dura 60 mil horas. Si se utilizaran focos tradicionales, debería comprar al menos 60, para el mismo período, con un gasto mínimo de $540.00 pesos.

Un articulo de la BBC sugiere que si la alternativa de iluminación con LED’s es adoptada en forma masiva, para el año 2020 la cantidad de electricidad utilizada para iluminación se reducirá en un 50%. Esto representaría una disminución de un 10% en el total del uso de energía eléctrica, lo que permitiría reducir las emisiones de bióxido de carbono en 28 millones de toneladas métricas, de acuerdo a un estudio del Departamento de Energía de EE.UU.

Se espera que la iluminación LED remplace tanto a la luz incandescente como a la fluorescente -en todas sus aplicaciones- de aquí a los próximos 10 a 15 años, aunque al ritmo que se lleva pudiera ser mucho antes, con lo que tendremos una mejor iluminación, a buen costo y contribuyendo al ahorro energético y por tanto a un medio ambiente más limpio.