Funcionamiento físico
El funcionamiento físico consiste en los materiales semiconductores,
un electrón que al pasar de la banda de conducción a la de valencia,
pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma
de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una
fase aleatoria.
Esto va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando
un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona que se
mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos
desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.
Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda
prohibida directa o "direct bandgap" con la energía correspondiente
a su banda prohibida. sin embargo, estas emisiones son mucho más probables
en los semiconductores de banda prohibida directa (como el Nitruro de Galio)
que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el Silicio).
La energía se libera principalmente en forma de calor, radiación
infrarroja o radiación ultravioleta.
Todos los leds son iguales?
Los leds se diferencian básicamente por:
– color: rojo, ámbar, verde, azul, blanco en distintas frecuencias y matices
– tamaño: el diámetro de la cápsula del led varía normalmente entre 3 y 10 mm.
– transparencia: el encapsulado de los leds puede variar desde cristal (transparentes) a difusos
-ángulo: el ángulo de visibilidad está determinado por la forma de la lente y la transparencia.
Varían entre 10º a 60º.
– luminosidad: la luminosidad de los leds está determinada por todas las variables antedichas más la composición y calidad del chip emisor de luz. Se mide usualmente en mili candelas y en cartelería varía entre 500 mcd hasta 7000 mcd.
– duración: dos leds aparentemente iguales en todas las
características antes enunciadas pueden tener distintas duraciones. Un
led de calidad construido bajo normas ISO 9000 garantiza una duración
bajo circunstancias normales de 100.000 horas!, esto es más de diez años
manteniendo una luz no inferior al 60% de la que tenía al ser nuevo.
Tabla de Comparación entre un Led y un oled
La tabla siguiente muestra una comparación de la información relevante para la operación de un LED inorgánico y un OLED típico (Alq3 dopado con quinacridona como emisor). Es importante tener en cuenta que los LEDs inorgánicos pueden verse como fuentes puntuales de luz, mientras que los OLEDs son superficies emisoras.
A partir de los resultados, podría pensar que los LEDs inorgánicos tienen mejor funcionamiento que los OLEDs en casi cada apartado. Sin embargo, la posibilidad de integrar los LEDs en matrices con un coste razonable aquí no se contempla.
Los OLEDs son una opción mejor para aplicaciones de pantallas grandes y planas en un entorno de luz artificial, como pantallas de portátil o de televisión. La eficiencia energética y el voltaje de operación de los OLEDs están en el rango de los mejores LEDs inorgánicos, pero aquellos cuentan con la ventaja adicional de que los procesos de fabricación son mucho más rentables.
Ventajas de la tecnología LED
La ventaja de utilizar LED es un ahorro importantísimo en el consumo de las lámparas; que repercute en un ahorro directo de entre el 70% y 80% en la factura energética, y una reducción importante de las emisiones de CO2.
Además permite un alumbrado mayor y mas focalizado, eliminando el efecto anaranjado de las calles y devolviéndoles sus colores reales. Cabe destacar también que el encendido de estas lámparas es instantáneo, sin parpadeos ni periodos de arranque (como sucede con las lámparas convencionales), y que su periodo de vida es superior al de una lámpara convencional.
Con la tecnología led se produce una menor disipación de calor. Esto es debido a que la incandescencia emite luz en todo el espectro visible, siendo el difusor quien deja pasar sólo el color requerido y el resto del espectro se transforma en calor.
La vida útil de la lámpara incandescente es de 6.000 h mientras que la del LED puede llegar a 100.000 h, es decir, 17 veces mayor.
Altos niveles de flujo e intensidad dirigida.
Significante tamaño para múltiples y diferentes opciones de diseño.
Alta eficiencia, ahorro de energía.
Requerimientos bajos de Voltaje y Consumos.
Alta resistencia a los golpes y vibraciones.
Sin radiación U. V.
Pueden ser fácilmente controlados y programados.
Principales Ventajas
Los OLEDs ofrecen muchas ventajas en comparación con los LCDs, LEDs y pantallas de plasma.
Más delgados y flexibles. Por una parte, las capas orgánicas de polímeros o moléculas de los OLEDs son más delgadas, luminosas y mucho más flexibles que las capas cristalinas de un LED o LCD
Más brillo y contrastes. Los píxeles de OLED emiten luz directamente. Por eso, respecto los LCDs posibilitan un rango más grande de colores, más brillo y contrastes, y más ángulo de visión.
Menos consumo de energía. Los OLEDs no necesitan la tecnología backlight, es decir, un elemento OLED apagado realmente no produce luz y no consume energía, a diferencia de los LCDs que no pueden mostrar un verdadero "negro" y lo componen con luz consumiendo energía continuamente.
Más escalabilidad y nuevas aplicaciones. La capacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensiones hasta ahora no conseguidas por los LCDs y, sobre todo, poder enrollar y doblar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lo permiten, abre las puertas a todo un mundo de nuevas aplicaciones que están por llegar.
Desventajas de la tecnología LED
Las principales desventajas que podemos encontrar en el uso de la tecnología LEDs son las siguientes:
– Sin duda la principal desventaja es su precio, actualmente los LEDs son caros en relación al precio por lumen.
– El diodo LEDs depende en gran parte por la temperatura ambiental.
– Otros de los hándicap que se contraponen a los LEDs es la sensibilidad de voltaje es decir los LEDs deben ser suministrados con más voltaje requerido y menos de la corriente necesaria.
– La percepción de los LEDs bajo la luz solar (Ej. imaginad los desayunos en una cafetería), puede variar en detrimento de sus competidora la ya en extinción luz incandescente o la fluorescente.
– Las limitaciones en términos de costo, desde los materiales a los procesos de deposición y encapsulado, constituirán inevitablemente un desafío.
– Es en este punto donde los materiales orgánicos tienen una ventaja clave: si se producen en un volumen suficiente, los materiales orgánicos y los substratos no cristalinos que requieren los OLED deberían ser aptos para fabricación de muy bajo coste con técnicas roll-to-roll.
– Tiempos de vida cortos. Las capas OLED verdes y rojas tienen largos tiempos de vida (10.000 a 40.000 horas), pero actualmente las azules tienen mucha menos duración (sólo 1.000 horas).
– Proceso de fabricación caro. Actualmente la mayoría de tecnologías OLED están en proceso de investigación, y los procesos de fabricación (sobre todo inicialmente) son económicamente elevados, a no ser que se apueste por un diseño que se utilice en economías de escala.
–Agua. El agua puede fácilmente estropear permanentemente los OLEDs.
-Impacto medioambiental. Los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) se ha visto que son difíciles de reciclar (alto coste, complejas técnicas). Ello puede causar un impacto al medio ambiente muy negativo en el futuro.
Aplicaciones
Los LEDs se emplean con profusión en todo tipo de indicadores
de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización
(de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos. También
se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos
móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., La iluminación
con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energética,
mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias
de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo
para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo
continuo, respuesta rápida, etc.
Donde se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética).
Pantalla de leds: pantalla muy brillante, formada por filas de leds verdes,
azules y rojos, ordenados según la arquitectura RGB, controlados individualmente
para formar imágenes vivas, muy brillantes, con un altísimo nivel
de contraste, entre sus principales ventajas, frente a otras pantallas encontramos:
buen soporte de color, brillo extremadamente alto, lo que le da la capacidad
ser completamente visible bajo la luz del sol, es increíblemente resistente
a impactos.
las pantallas LCD retro iluminadas con LEDs apagan los diodos en las zonas donde no sean necesarios y así se producen en el monitor verdaderas zonas negras y al igual que consiguen perfilar con mayor precisión los colores en la pantalla.
Debido a esto, este tipo de iluminación nos ofrece un mejor contraste de las imágenes que se muestran en el televisor, con especial mejora en cómo se muestran de profundos los negros, así como unos grosores de pantalla más reducidos.
– Tiempo de respuesta al nivel de los Plasma (1'000'000) y un gama de color extendido del nivel de los Plasma (10-12 bits)- Ángulos de visión al nivel de los Plasma, muy amplio.- Consumo mínimo, teóricamente mejor aún que los LCD LED actuales.- También se habla de costes reducidos de fabricación comparado al LCD… pero las novedades, siempre se pagan caro al principio.
Pues los tv LED ofrecen colores e imágenes más reales con unos negros más profundos, unos contrastes más altos y una tasa de refresco mayor. Además, como son mucho más pequeños que los tubos fluorescentes se pueden conseguir televisiones mucho más delgadas y se calientan menos.
En donde los OLEDs son más eficientes hasta la fecha emiten en el verde, la región espectral en que los dispositivos semiconductores basados en InGaN tienen menor eficiencia cuántica. La luz "cálida" que los consumidores esperan de una lámpara tiene un contenido alto de estas longitudes de onda, precisamente donde los OLEDs tienen mayor eficiencia, y relativamente poca luz azul, que sigue siendo el área más débil para los OLEDs.
Un dispositivo plano sencillo, la luz extraída es aproximadamente un 20% del total, y las eficiencias cuánticas externas de un 20% corresponden por tanto a eficiencias cuánticas internas muy próximas al 100%. Es relativamente sencillo aumentar el factor de acoplamiento de la luz hacia el exterior en un factor dos utilizando técnicas de raspado (roughening) o microlentes laminadas, pero conseguir factores de acoplamiento próximos al 100% de eficiencia como los logrados en LEDs inorgánicos (alcanzados eliminando el substrato y conformando los pigmentos) aún no es viable.
Otro desafío significativo es el de mantener una eficiencia cuántica tan alta a la intensidad luminosa requerida para aplicaciones de iluminación general, donde efectos de apagamiento multiexcitón cobran importancia. Estos efectos pueden reducirse apilando verticalmente varios dispositivos de cada color, aumentando por tanto la intensidad luminosa para una corriente de polarización dada.
Conclusiones
Se puede decir que ocupan menos espacio, ofrecen una resolución y colores más nítidos al poder controlar la luminosidad de la pantalla por zonas. Además consiguen reducir del gasto energético en torno a un 40%, pero sobre esta cuestión ya hablaremos más adelante.
Estos ocupan menos espacio por lo que al ser más pequeños hay una mejor forma de uso esto da paso a la construcción de televisores y monitores más delgados, mejora de la eficiencia del dispositivo se traduce también en tiempos de vida de la batería mayores, y alcanzar una eficiencia lo más alta posible resulta, por tanto, muy importante
Una parte importante del coste de una pantalla OLED reside en el plano posterior de matriz activa, que una lámpara no necesita.
Los OLEDs más eficientes hasta la fecha emiten en el verde, la región espectral en que los dispositivos semiconductores basados en InGaN tienen menor eficiencia cuántica.
Los OLEDs requieren poco acondicionamiento de potencia porque se comportan más como resistencias que como diodos propiamente dichos (aunque sigue siendo necesario un circuito que limite la corriente). Pueden, por tanto, funcionar conectados a la red de suministro de corriente alterna de alto voltaje de la casa, mientras que los LEDs requieren conversión a corriente continua de bajo voltaje.
Los OLEDs azules continúan siendo el punto débil de la SSL orgánica. El tiempo de vida en sí es
un aspecto insuficientemente estudiado.
Referencias
http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.toolbase.org/Technology-Inventory/Electrical-Electronics/white-LED-lighting
http://ssl.kokohinvestigacion.com/tecnologia.php
http://blogs.ideal.es/interior/2009/4/24/tecnologia-led-desventajas-ambitos-aplicacion-
http://ledtv.es/sobre-led/sobre-led/por-que-tecnologia-led-en-television
http://tecnyo.com/tecnologia-led/
http://www.lcdoplasma.es/%C2%BFque-es-la-tecnologia-oled/
http://www.heckennedy.com/2010/01/tecnologia-oled-diodo-orgnico-de-emisin-de-luz/
Autor:
Edgar Quizhpi Mejia
Universidad Politacnica Salesiana
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