Los tipos y variedades de LEDs crecen cada día, parece, pero hoy vamos a volver a lo básico. Hoy estamos aquí para responder a la siempre presente pregunta de «¿Cómo se hacen los LEDs?». Le llevaremos a través de un rápido fondo sobre las diferencias clave entre las luces LED y las luces tradicionales, qué materiales van en la creación del diodo emisor de luz, cómo esos materiales están diseñados y, finalmente, cómo se conectan entre sí para crear la luz más eficiente de la energía en el mercado!
Antecedentes: LEDs vs Luces Tradicionales
La iluminación LED y las luces incandescentes y fluorescentes no sólo están diseñadas de forma diferente, sino que crean la luz de forma diferente. La iluminación tradicional crea luz conectando cables a una fuente de energía. Cuando los cables se calientan, emiten luz. Los LEDs crean la luz por excitación electrónica, en lugar de por calor. Por ello, los LEDs utilizan menos energía y emiten menos calor, ya que el calor no es un componente principal en la creación de la luz.
Materiales LED
LED significa diodo emisor de luz. Por lo tanto, las luces LED están formadas por pequeños diodos. Cada diodo se crea a partir de material semiconductor. Una de las capas del material semiconductor tendrá un exceso de electrones y otra capa estará vacía de electrones. Esta diferencia en los niveles de electrones permite que los electrones se muevan de una capa a la siguiente, creando luz a través de la excitación electrónica mencionada anteriormente.
Para desglosarlo un poco más, el material semiconductor en sí mismo está hecho de material cristalino y necesita impurezas para poder conducir la electricidad. Sin embargo, estas impurezas se añaden al material semiconductor posteriormente en el proceso de fabricación.
Sin embargo, no hay que confundir estas impurezas con imperfecciones en el material semiconductor. No disminuyen el valor del diodo, sino que lo aumentan. La adición de estas impurezas al semiconductor se denomina dopaje y es un material esencial utilizado en la fabricación de los LED. Las impurezas más comunes que se añaden son el zinc y el nitrógeno.
Por último, para alimentar los diodos, hay que añadir cables eléctricos. Los compuestos de oro y plata se utilizan a menudo en los cables de los diodos, ya que soportan bien la soldadura y el calor. Por último, para rematar, los diodos están encerrados en un plástico transparente, no en vidrio como las bombillas tradicionales, lo que los hace duraderos y de larga duración.
Diseño de los LED
Al diseñar las luces LED, se permite un poco más de creatividad. Dependiendo de la aplicación de la luz, la temperatura de color, el brillo y la eficiencia se deciden antes de cualquier fabricación. Estos atributos se deciden en función del tamaño del diodo, el material semiconductor utilizado, los tipos de impurezas añadidas y el grosor de las capas del diodo.
Fabricación: Cómo se fabrican los LED
La fabricación de los LED es un asunto delicado y complejo, pero haremos lo posible por resumirlo. Lo primero y más importante es fabricar el material semiconductor. Esto se llama la oblea semiconductora. El material semiconductor se «cultiva» en una cámara de alta temperatura y alta presión. Elementos como el galio, el arsénico y/o el fósforo se purifican y se mezclan en la cámara, que luego se licua en una solución concentrada. Una vez mezclados los elementos, se introduce una varilla en la solución y se extrae lentamente. La solución se cristaliza en el extremo de la varilla a medida que se extrae, creando un lingote de cristal largo y cilíndrico.
Este material se corta entonces en obleas semiconductoras y se lija esencialmente, como si se lijara una mesa, hasta que la superficie es lisa. A continuación, se sumerge en una solución de varios disolventes para realizar una limpieza rigurosa y eliminar cualquier tipo de suciedad, polvo o material orgánico.
En el siguiente paso del proceso, se añaden capas adicionales de material semiconductor a la oblea. Esta es una forma de añadir impurezas, o dopantes.
A continuación, se definen los contactos metálicos en el semiconductor. Esto se determina en la etapa de diseño y se tiene en cuenta si el diodo se utilizará individualmente o con otros.
Por último, los diodos se montan en el envase adecuado, se conectan los cables y luego se encapsula todo en plástico. Así es como se fabrican los LEDs!
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