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Los diodos LED están compuestos por varias partes que colaboran para que el dispositivo funcione correctamente y emita luz de manera eficiente. A continuación, te explico la estructura y los componentes clave de un LED:

Estructura de un Diodo LED

1. Encapsulado:

   • Descripción: Es el recubrimiento exterior del LED, generalmente hecho de plástico o resina epoxi transparente o translúcida.

   • Función: Protege los componentes internos del LED, actúa como lente para enfocar o dispersar la luz y puede ser coloreado para indicar el color de la luz emitida o ayudar a filtrar y mejorar la emisión de luz.

2. Cable de Unión (Bond Wire):

   • Descripción: Un pequeño cable conductor que conecta el material semiconductor con los terminales (ánodo y cátodo).

   • Función: Facilita el paso de la corriente eléctrica desde los terminales externos del LED hacia el chip semiconductor en el interior.

3. Ánodo:

   • Descripción: Es el terminal positivo del LED.

   • Función: Conduce la corriente desde la fuente de energía hacia el material semiconductor. Está conectado internamente al material tipo P del semiconductor.

4. Cátodo:

   • Descripción: Es el terminal negativo del LED.

   • Función: Conduce la corriente desde el material semiconductor hacia el circuito externo. Está conectado internamente al material tipo N del semiconductor. Generalmente, el terminal del cátodo es más corto y la base semiplana del LED suele estar en el lado del cátodo.

5. Material Semiconductor:

   • Descripción: Es el material activo del LED, típicamente una combinación de elementos como galio, arsénico, fósforo o nitrógeno.

   • Función: En el semiconductor se produce la recombinación de electrones y huecos que resulta en la emisión de fotones (luz). Los tipos de materiales y su dopado determinan el color de la luz emitida.

6. Base Semiplana:

   • Descripción: Es una parte del encapsulado que tiene una forma plana en la base del LED.

   • Función: Ayuda a identificar el cátodo (terminal negativo) del LED. Esta característica es útil para garantizar la correcta polaridad durante la instalación del LED en un circuito.

Funcionamiento del LED

Aplicación de Corriente Directa (Polarización Directa):

• Cuando se aplica un voltaje positivo al ánodo y un voltaje negativo al cátodo, se establece una corriente eléctrica que fluye a través del LED. Esta corriente permite que los electrones del material tipo N y los huecos del material tipo P se muevan hacia la unión P-N.

Movimiento de Portadores de Carga:

• Electrones: Los electrones en el material tipo N se mueven hacia la unión P-N.

• Huecos: Los huecos en el material tipo P se mueven hacia la unión P-N.

Recombinación en la Unión P-N:

• En la unión P-N, los electrones del material tipo N encuentran los huecos del material tipo P y se recombinan.

• Durante la recombinación, los electrones caen de un nivel de energía más alto a uno más bajo.

Emisión de Fotones:

• La caída de energía de los electrones durante la recombinación libera energía en forma de fotones, que son partículas de luz.

• La longitud de onda de los fotones (y por lo tanto el color de la luz emitida) depende del material semiconductor utilizado y de la banda prohibida del material (la diferencia de energía entre los niveles de electrones).

Color de la Luz: Determinado por el material semiconductor y la banda prohibida:

• GaAs (Arseniuro de Galio): Infrarrojo

• GaP (Fosfuro de Galio): Rojo, verde

• GaN (Nitruro de Galio): Azul

• GaInP (Fosfuro de Galio Indio): Amarillo, naranja, rojo

• GaInN (Nitruro de Galio Indio): Verde, azul, blanco (combinado con fósforo)

Eficiencia: Los LEDs son muy eficientes en la conversión de energía eléctrica en luz. Generan menos calor en comparación con las bombillas incandescentes.

Direccionalidad: Los LEDs emiten luz en una dirección específica, lo que reduce la necesidad de reflectores y difusores que son necesarios en otros tipos de fuentes de luz.