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LED

(DIODO EMISOR DE LUZ)

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La investigación comercial en la

tecnología LED se inició en 1962, sobre

todo en los Laboratorios Bell , Hewlett -Packard® ( HP ® ) , IBM® , Monsanto® ,

y RCA® . El trabajo sobre el fosfuro de

arseniuro de galio ( GaAsP ) condujo HP y Monsanto para introducir los primeros

LEDs rojos 655nm comercial en 1968..

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• ¿Quién fabrica los LEDs?

• La producción mundial de LEDs es ahora alrededor de 4 mil millones de unidades al mes . Hace diez años , Japón era el productor principal de LED , y la salida de Taiwan era un poco más del 10 % de la demanda mundial . De acuerdo con el SIIT ( Servicio de Información de Tecnología Industrial ) de Taiwan , Taiwan produce actualmente alrededor de la mitad de la demanda mundial de sus más de 30 fabricantes de LED ; Japón y los EE.UU. , se registran como los siguientes fabricantes de LED más productivos .

• La mayoría de los fabricantes de LED son en realidad ensambladores y envasadores , de la compra de obleas o dados de fundiciones en Japón, EE.UU. y Taiwán .

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• La fotometría mide el brillo aparente para el ojo humano .

• El ojo humano "ve" entre 380nm a 740nm gama de longitudes de onda de luz como el espectro de color.


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•La Commission Internationale de l' Eclairage ( CIE ) generó las normas para la medición de la luz y la respuesta del ojo humano , o " observador estándar ", en la década de 1930 . Estas normas caracterizan la variación en la respuesta del ojo en todo el rango visible bajo una variedad de condiciones de iluminación , tales como la luz del día y la noche.

Nombre del color longitud de onda

rojo 700nm

verde 546.1nm

azul 435.8nm

Cuando se habla de LED y pantallas , es importante tener en cuenta que los picos de respuesta del ojo humano se encuentran aproximadamente en verde en 555 nm , es menos sensible al amarillo , y se cae abruptamente hacia el azul a 400 nm y hacia el rojo a 700 nm . Esto se puede ver en el diagrama de cromaticidad 1931 fotópica (luz del día ) , que se muestra en forma simplificada en la figura . La curva para escotópica ( noche - adaptado) es bastante diferente , con un pico a aproximadamente 512nm .


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¿Que son los LEDs?

• Un diodo emisor de luz (LED) es un diodo semiconductor de unión PN que emite fotones cuando está polarizado en forma directa.

• El efecto de emisión de luz se denomina electroluminiscencia por inyección, y se produce cuando los portadores minoritarios se recombinan con los portadores del tipo opuesto de banda prohibida de un diodo.la longitud de onda de la luz emitida varía principalmente con los materiales semiconductores que se utilizan, porque la energía de banda prohibida varía con el semiconductor. No todos los portadores minoritarios inyectados se recombinan de forma de irradiar, incluso en un cristal perfecto; las recombinación que ocurren en los defectos y dislocaciones en los diodos aparentemente idénticos pueden producir grandes variaciones en las emisiones útiles. Esto significa, en la práctica, que los lotes manufacturados de LEDs están ordenados y clasificados para la coincidencia de intensidad. Los LED se procesan en forma de oblea similar a los circuitos integradaos de silicio, y se dividen en dados. el tamaño del chip de LED de señal visible generalmente caen en el intervalo de 0,18 mm a 0,36 mm cuadrados

• Los LED Infrarrojo (IR) pueden ser más grandes para manejar potencias de pico, y LEDs de alta potencia para la iluminación son aún más grande.


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La construcción mecánica del LED determina la dispersión o el patrón de luz irradiada . Un patrón de radiacion estrecho aparece muy brillante cuando se ve en el eje , pero el ángulo de visión no será muy amplio . La misma matriz de LED se podría montar para dar un ángulo de visión más amplio , pero se reducirá la intensidad en el eje

• Los LED de alto brillo tienen un ángulo de visión de 15 °a 30 °. son para panel de información directamente en frente de un operador.


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Los LED tienen un MTBF (tiempo medio antes de fallos ) por lo general en el rango de 100.000 a más de 1.000.000 horas . Esto es mucho tiempo para un funcionamiento continuo , teniendo en cuenta que un año es 8760 o 8784 horas . En la práctica, la vida útil del LED es su vida media ; un LED se considera que ha llegado al final de su vida, cuando la salida de luz cae a la mitad del original . Cuando la corriente fluye a través de una unión del LED el flujo de corriente no es uniforme , lo que resulta en pequeñas diferencias de temperatura dentro del chip. Estas diferencias de temperatura causan grietas diminutas que producen defectos. Estos defectos se acumulan con el uso, y reducen la eficiencia de conversión de fotones del chip , reduciendo así la salida de luz . La tasa de desgaste varía a partir del material LED , la temperatura , la humedad y la corriente directa .


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• Hay esencialmente dos tecnologías para la generación de luz blanca de los LED. Una forma de hacerlo es montar una roja, una verde y una azul RGB muy próximos entre sí dentro de un paquete, y mezclar las salidas de luz en las proporciones correctas para lograr que el ojo humano lo perciba como luz blanca. Haciendo caso omiso de las cuestiones técnicas de ajuste de los niveles correctos de manejo de LED, el problema con este enfoque, es el costo de tres pastillas. No obstante, los LED tricolor son populares para la retroiluminación de LCD en aplicaciones de consumo debido a que el usuario puede configurar el color de fondo a cualquier tonalidad deseada. El enfoque más rentable, iniciado inicialmente por Nichia®, incluye un LED azul con fósforo , el que absorbe parte de la luz azul y emite fluorescencia en un segundo color para lograr una luz cercana al blanco. Los primeros LEDs blancos que usaron esta técnica mostraron un tinte azul notable, pero los desarrollos más recientes son excelentes y pueden verse en PDAs a todo color y los teléfonos celulares. A comienzo del año 2000, los LEDs blancos tenían típicamente una caída de tensión de 4V a 4.2V.

• Los LED blancos se producen ahora con una caída de tensión directa. sólo de 3V a 3.1V Esto permite a los diseñadores de teléfonos celulares alimentar los LEDs directamente de la batería para la retroiluminación.


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El 5 de julio de 2012 Seoul Semiconductors presentó el nPola LED - 5 veces más brillante que

el LED estándar. El nuevo LED consigue 500 lumen/w contra los 100 lumen/w obtenidos hasta aquel momento.

Un adelanto muy importante que permite sustituir con ventaja las CLF. Para la producción de una lámpara LED que reemplaza a una bombilla de 60 W para el

hogar, en general se utilizaban unos 10-20 LED antiguos. Para dar una idea, la misma intensidad

lumínica a partir del nPola LED se podrá conseguir con sólo uno o dos LED nPola.


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Para conectar lede de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectado al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo.Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no exceda los límites admisibles, lo que dañaría irreversiblemente al led. (Esto se puede hacer de manera sencilla con una resistencia R en serie con los ledes).


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La diferencia de potencial varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el color y la potencia soportada.En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de diferencia de potencial:

Rojo = 1,8 a 2,2 voltios.

Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios.

Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios.

Verde = 2 a 3,5 voltios.

Azul = 3,5 a 3,8 voltios.

Blanco = 3,6 voltios.


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VENTAJAS COMPARATIVAS

• No se requiere el uso de filtros, por lo que se evita reducir la eficiencia de la luminaria, puesto que el LED ya brinda el color deseado.

• El color de la luz del LED depende de los materiales internos de éste; los LEDs azules están compuestos por diferentes materiales en comparación a los LEDs verdes. Podemos obtener la luz blanca a partir de una mezcla equitativa de los tres colores primarios —azul, rojo y verde— o también utilizando un LED blanco. La mejor manera de obtener luz blanca es cubrir un LED de color azul con una capa de fósforo. Dependiendo de los controles de calidad que tiene cada marca en su proceso de fabricación se conseguirá mayor o menor igualdad en los diferentes grupos del blanco; por esto es muy importante utilizar LEDs de primeras marcas.


• Encendido instantáneo• El LED tiene el encendido más rápido comparado con

otras fuentes de luz convencionales. Siendo otra de las características de los LEDs que su vida no se reduce por las repetidas acciones de encendido y apagado.

• Un ejemplo son las luces de frenos de los automóviles, donde se utiliza porque es muy rápido y no es necesario esperar a que pase la corriente por el balastro y se encienda. Dependerá también de los equipos: si los equipos son de calidad el LED no tardará en encender.

• Robustez extrema• Otro punto a favor es la robustez: no es que los LEDs

sean robustos (presionado con un dedo obviamente la óptica se daña), sino que esta tecnología es resistente a las continuas vibraciones.


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• Luz directa• La luz del LED es totalmente direccional, por lo que no

existen pérdidas lumínicas por reflexión. Esto contribuye notablemente a aumentar la eficiencia y rentabilidad de las luminarias.

• Un claro ejemplo son las aplicaciones técnicas, como un downlight: si utilizamos la tecnología LED al tener una apertura de 120º y fácilmente controlable con una óptica evitamos tener pérdidas por reflexión como tenemos en downlights de florescencia.

• Ecológico• Prácticamente la totalidad del LED es reciclable. Su

diseño compacto reduce el volumen de la luminaria y del residuo. No contiene mercurio ni otros elementos perjudiciales para el medio ambiente. Además su facilidad para ser “dimerizableable” permite reducir el consumo energético.


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Gran facilidad para controlar la intensidad de luz mediante un simple PWM


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La historia moderna sobre los LEDs dedicados a la iluminación

Los LEDs de primera generación:Los primeros LEDs aplicados a la iluminación eran muy

azulados, de baja intensidad, fabricados con materiales muy basicos y encapsulados en materiales que los hacían inestables y muy sensibles a altas temperaturas, cosa que los hacia poco duraderos y realmente malos para el uso prolongado como iluminación.


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Los LEDs de segunda generación consiguieron una luz cálida, más parecida a la de las bombillas convencionales, su fabricación con mejores materiales y procesos más desarrollados consiguieron una durabilidad muy superior y una resistencia a altas temperaturas que los hizo ideales, dándolos a conocer mundialmente como bombillas multiled que sustituían perfectamente a las bombillas convencionales.

LEDs de segunda generación:


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LEDs COB de última generación ( chip on board ):

El ultimo desarrollo en LEDs los LED cob, permite la colocación de múltiples LEDs en una sola placa base, cosa que permite un encapsulado general y no individual de los LEDs, mejorando su disipación, potencia y calidad de la luz mucho más uniforme y bien repartida.


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Luminaria convencional Equivalente LED Ahorro

E27 incandescente 60W

E27 incandescente 75WE27 incandescente 100WE27 Bajo consumo 11WE27 Bajo consumo 26W

E27 LED 8WE27 LED 10WE27 LED 15WE27 LED 6W

E27 LED 10W

80%80%80%50%50%

E14 incandescente 40WE14 bajo consumo 9W

E14 LED 4WE14 LED 4W

80%50%

GX5,3 Halógenas 12DC (35W) 40W *

GX5,3 Halógenas 12DC (50W) 58W *

GX5,3 LED 6WGX5,3 LED 9W

80%80%

GU10 halógeno dicroica 220V AC 40W


GU10 LED 6WGU10 LED 9W

80%80%

Luminarias de interior


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GU10 LED 6WGU10 LED 9W

80%80%

G4 Halógenas mini bombillas 20WG4 Halógenas mini bombillas 30W

G4 LED 2,4WG4 LED 3,5W

60%60%

G9 bombillas halógenas bi-pin 40W G9 LED 3W 90%

G24 incandescente 70W **G24 Bajo consumo 22W **G24 Bajo consumo 30W **

G24 LED 10WG24 LED 8W

G24 LED 13W

80%50%50%

Tubo fluorescente 60cm (18W) 21W **




Tubo LED 60cm 8WTubo LED 90cm 10W

Tubo LED 120cm 18WTubo LED 150cm 22W

50%50%50%50%

Halógeno R7S 78mm 100WHalógeno R7S 118mm 150WHalógeno R7S 138mm 200WHalógeno R7S 190mm 300W

LED R7S 78mm 8WLED R7S 118mm 14WLED R7S 138mm 18WLED R7S 190mm 22W

50%50%50%50%

Downlight halógeno 20WDownlight halógeno 40WDownlight halógeno 60W

Downlight LED 10WDownlight LED 18WDownlight LED 32W

50%50%50%


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Luminaria convencional Equivalente LED Ahorro

Proyector halógeno para comercios 130W

Proyector LED Samsung 38W 70%

Lámpara AR111 halógena 75W Lámpara AR111 LED 70%

Lámparas incandescentes PAR38 75W

Lámparas halógena PAR38 23W

Lámpara LED PAR38 15W

Lámpara LED PAR38 12W

80%50%

Proyector halógeno exterior 80W




Proyector sodio / halogenuro 70W

Proyector sodio / halogenuro

140W

Proyector sodio / halogenuro

250W

Proyector MICROLED 10W







80%

80%

80%

80%

50%

50%

50%

LUMINARIAS DE EXTERIOR


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Campana industrial de sodio 250WCampana industrial de sodio 400W

Campana industrial LED 120W

Campana industrial LED 200W

50%

50%

Bombillas industriales 120WBombillas industriales 200W

Bombillas industriales LED 60WBombillas industriales LED 100W

50%50%

Proyector túnel vapor de sodio 380WProyector túnel vapor de sodio 600WProyector túnel vapor de sodio 750W

Proyector para túnel LED 80W



60%

60%

60%

Farola de vapor de sodio 300W



urban 50W

urban 100W

urban 150W

60%

60%

60%


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Potencia lumínicaUn lumen es la unidad usada para expresar la cantidad de luz que es capaz de generar una bombilla. El problema es que la falta de unión por parte de los fabricantes no permite unificar criterios por lo que podemos tener algún que otro problema. Para conocer los lúmenes que genera una bombilla LED existe una pequeña formula:.

Lúmenes reales = al nº de vatios x 70.

Siendo 70 un valor medio que coincide con la mayoría de las bombillas del mercado. Por tanto, una lampara LED de 12W ofrecería una potencia lumínica de 840 lm. Que vendría a sustituir la luz que genera una bombilla incandescente de 60W.Como se puede ver que generando la misma cantidad de luz ahorramos 48w por cada bombilla incandescente que sustituyamos.


Incandescente Halógeno Fluorescente LED

30W 25W 8W 3W

60W 50W 14W 8W

75W 60W 17W 12W


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Incandescente Flujo lumínico LED

150W 2500 lm 30W

100W 1500 lm 20W

75W 1000 lm 15W

60W 800 lm 9W

40W 450 lm 5W

25W 250 lm 3W

Tabla de equivalencia aproximada incandescente/LED


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EL SISTEMA O-LED

Una pantalla OLED es un dispositivo monolítico, transistorizado que típicamente consiste en una serie de películas delgadas orgánicas intercaladas entre dos películas delgadas, los electrodos conductivos. Los materiales orgánicos y la estructura que los forman determinen los rasgos característicos del dispositivo: Larga duración, colores nítidos y bajo consumo.

Básicamente esta tecnología se basa en una matriz de diodos LED Orgánicos.

Estos diodos LED se caracterizan por su bajo consumo y su elevado rendimiento.

En la actualidad también existen diodos LED Orgánicos para aplicaciones diversas, alumbrado, señalización, decoración.


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DIAGRAMA DE LA PANTALLA O-LED.


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* Colores vibrantes. *Alto contraste . *Excelente escala de grises. *Reproducción perfecta de imágenes en

movimiento. * Se ve perfectamente desde todos los ángulos. *Una gama amplia de tamaños del píxel.

* Reducido consumo de energía. * Funciona a voltajes e intensidades muy bajos. * Alto rango de temperatura de funcionamiento. * Larga duración, mas de 60.000 horas. * Son delgados y ligeros . * De fabricación económica y rentable.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA O-LED


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OLED - Diodo orgánico de emisión de luz (Organic Light-Emitting Diode)

Principio de funcionamiento:

.- Se aplica voltaje a través del OLED de manera que el ánodo es positivo respecto del cátodo. Esto causa una corriente de electrones que fluctúa en este sentido.

.- Así, el cátodo da electrones a la capa de emisión y el ánodo lo hace en la capa de conducción..- Seguidamente, la capa de emisión comienza a cargarse negativamente, mientras que la capa de conducción se carga con agujeros. Las fuerzas electroestáticas atraen a los electrones y a los agujeros, los unos con los otros, y se recombinan (en el sentido inverso de la carga no habría recombinación y el dispositivo no funcionaría). Esto sucede más cercanamente a la capa de emisión, porque en los semiconductores inorgánicos los agujeros son más movidos que los electrones (no ocurre así en los semiconductores inorgánicos)..- Finalmente, la recombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia que está en la región visible, y se observa la luz en un color determinado.


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OTRAS TECNOLOGÍAS:

Diodos LED láser que emiten en las longitudes de onda R.G.B.


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INTEGRANTES DEL GRUPO

DANIEL RIOS

LUIS ELLENA

OMAR GUERRERO

RAUL MARCHIORI

SERAFIN LINARES


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