Los primeros ejemplares comerciales de estos dispositivos aparecieron en 1963, a un precio bastante elevado, y con un rendimiento luminoso extremadamente bajo. En la actualidad los LED se producen en millones de ejemplares y el precio es insignificante por los tipos comunes de luz roja, ámbar, amarilla, verde e infrarrojo. Los tipos especiales, como los bicolores, los de alto brillo, los "flashing leds” que incluyen en su caja estándar un IC y los de luz azul y de luz blanca cuestan algo más pero el precio es ampliamente justificado. Es suficiente pensar en los esfuerzos de investigación que ha costado desarrollar los LED de luz azul y de luz blanca; mientras el LED intermitente de 2.5 ~ 3Hz permite de prescindir de un circuito externo.
Entre los últimos desarrollos que empiezan a aparecer en el mercado están los LED de luz ultravioleta que prometen de hacer lo mismo de los tubos BLB en muchísimas aplicaciones, con la ventaja de que se pueden alimentar con pilas de pequeño tamaño, y el montaje de los LED en bases estándar de bombillos miniatura la serie PR, por ejemplo, un estándar consolidado en linternas portátiles, y Edison E-14 y E27, para remplazar directamente los tradicionales bulbos de 115 o 230 V. Todos estos tipos para alumbrado, con base, llevan su resistencia incorporada. Los tipos de LED utilizados son en su mayoría de luz blanca, de alto poder luminoso, que se puede incrementar ulteriormente poniendo en la misma base un racimo cluster más o meno grande del LED. Este tipo de alumbrado representa una importante novedad por su característica del altísimo rendimiento, o sea de bajísimo consumo que es importante en caso de alimentación con batería; la casi nula generación de calor; la inherente robustez no explota o se daña al caer como ocurre con los bombillos incandescentes y los tubos fluorescentes respectivamente y la larguísima duración, que puede llegar a las 100 mil horas, o sea más de 11 años de uso sin interrupción. Esto último particular es muy importante en el caso de instalaciones extensas y/o difícilmente alcanzables, donde el costo de la mano de obra en la sustitución de elementos dañados incide en forma sustancial. Otra ventaja no pequeña de los LED respecto a otros tipos de alumbrado es el hecho que no emiten ninguna forma de disturbio ni sónico que es típico de los balastros ni de interferencia.
La teoría
El fenómeno de la emisión de luz puede ser explicado con la teoría de la banda de energía en los semiconductores. Un voltaje externo aplicado en la junción PN para su polarización directa excita los portadores mayoritarios electrones, moviéndolos desde la banda de conducción del lado N a la banda de valencia del lado P. En el traslado los electrones cruzan la brecha de energía Eg, cediendo este potencial en forma de calor y de luz fotones. Cada material semiconductor posee diferentes características de Eg, y la longitud de onda, o sea el color de la luz emitida por el LED, depende de la magnitud de Eg. Por ejemplo, el Arseniuro de Galio, GaAs posee un Eg de 1.35V y una longitud de onda.
Consideraciones Eléctricas
Mientras los bombillos incandescentes se definen por su voltaje, los dispositivos LED dependiente de la corriente, por ser básicamente diodos. Cuando la alimentación se derive de una fuente de voltaje constante, cada LED debe ser protegido conectándolo en serie con una resistencia limitadora de corriente. Para el sencillo circuito de la figura 1, el valor de la resistencia puede ser calculado según la ecuación 1:
Circuitos Activos
En el caso de circuitos activos, como en la figura 2, donde el LED se prende cuando el transistor está “alto” (conduciendo), el valor de RL se calcula según la ecuación 2:
Operación con Corriente Alterna
Los diodos emisores de luz deben ser alimentados exclusivamente por voltaje directo DC. Por lo tanto un circuito con LED debería prever una protección contra el voltaje inverso si se anticipa que esto pueda exceder el VR voltaje inverso máximo del componente empleado.
Esta se puede lograr en dos formas muy sencillas: poniendo un diodo de señal de silicio 1N914, 1N4148 o similar en paralelo inverso; o poniendo un segundo LED en la misma configuración. Si no hay pasaje de corriente ninguno de los LED se alumbra; si la corriente fluye en una u otra dirección se alumbrara uno de los diodos, y el otro no. Los diodos LED de dos colores se fundan en este principio. Estos son en efectos dos diodos en un contenedor, permitiendo operaciones en DC o AC.
Operación en Régimen de Pulso
Una salida luminosa considerablemente mayor puede ser obtenida desde un LED ordinario alimentándolo con pulsos de corriente con nivel de amperios. Para que el dispositivo no perezca prematuramente es necesario que los picos sean de breve duración y con un bajo ciclo de servicio. Por ejemplo, la potencia total radiada por un LED infrarrojo alimentado de forma continua con una IF de 100 mA es de 2 mW. Este mismo LED irradia una potencia de 50 mW si se le pilotea con una corriente de 6 A en pulsos de 1μs, con un ciclo de servicio del 0.1%. Además de una mayor visibilidad del LED al ojo humano (en las l visibles) la operación por pulso permite ahorros energéticos importantes en equipo alimentados por baterías.
