Led
Un led es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado como un componente electrónico en 1962, los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.
Cuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña (menor a 1 mm2), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación. Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente con un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, tamaño más pequeño, gran durabilidad, resistencia a las vibraciones, no es frágil, reduce considerablemente la emisión de calor que produce el efecto invernadero en nuestro planeta, no contienen mercurio el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente venenoso a comparación de la tecnología fluorescente o de inducción magnética que si contienen mercurio, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética con los cuales se crea mayor radiación hacia el ser humano, cuentan con un alto factor de CRI, reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas foto voltaicos (paneles solares)a comparación de cualquier otra tecnología actual, no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas anti-explosión ya que no es fácil quebrar un diodo emisor de luz (LED)y cuentan con una alta fiabilidad. Los ledes con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje en alterna y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes a comparación de las bombillas fluorescentes de potencia equiparable.
Los ledes en la actualidad se pueden acondicionar o incorporarse en un porcentaje mayor al 90% de todas las tecnologías de iluminación actuales, por ejemplo: En casas, oficinas, industrias, edificios, restaurantes, arenas, teatros, plazas comerciales, gasolineras, calles y avenidas, estadios (en algunos casos por las dimensiones del estadio no es posible porque quedarían espacios obscuros), conciertos, discotecas, casinos, hoteles, carreteras, luces de tráfico o de semáforos, señalamientos viales, universidades, colegios, escuelas, estacionamientos, aeropuertos, sistemas híbridos, celulares, pantallas de casa o domésticas, monitores, cámaras de monitoreo, supermercados, en trasportes (bicicletas, motocicletas, automóviles, camiones tráiler, etc..), en linternas de mano, para crear pantallas electrónicas de LED (tanto informativas como publicitarias) y para cuestiones arquitectónicas especiales o de arte culturales. Todas estas aplicaciones se dan gracias a su diseño compacto. Los ledes tienen la ventaja de encenderse muy rápido (aproximadamente en dos segundos) a comparación de las luminarias de alta potencia como lo son las luminarias de alta intensidad de Vapor de Sodio, Aditivos Metálicos, Halogenuro y demás sistemas con tecnología incandescente. Mas aparte que debido a la excelente variedad de colores que producen los ledes, han permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de LEDs de texto monocromáticas, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores. Y debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores, cámaras de monitoreo, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones domésticas.
Diodo láser.
El diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a los diodo LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser.
Cuando un diodo convencional o LED se polariza en directa, los huecos de la zona p 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. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse cayendo el electrón al hueco y emitiendo un fotón con la energía correspondiente a la banda prohibida (véase semiconductor). Esta emisión espontánea se produce normalmente en los diodos semiconductores, pero sólo es visible en algunos de ellos (como los LEDs), que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y habitualmente una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible; en otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En condiciones apropiadas, el electrón y el hueco pueden coexistir un breve tiempo, del orden de nanosegundos, antes de recombinarse, de forma que si un fotón con la energía apropiada pasa por casualidad por allí durante ese periodo, se producirá la emisión estimulada (véase láser), es decir, al producirse la recombinación el fotón emitido tendrá igual frecuencia, polarización y fase que el primer fotón.
En los diodos láser, para favorecer la emisión estimulada y generación de luz láser, el cristal semiconductor del diodo puede tener la forma de una lámina delgada con un lado totalmente reflectante y otro sólo reflectante de forma parcial (aunque muy reflectante también), lográndose así una unión PN de grandes dimensiones con las caras exteriores perfectamente paralelas y reflectantes. Es importante aclarar que las dimensiones de la unión PN guardan una estrecha relación con la longitud de onda a emitir. Este conjunto forma una guía de onda similar a un resonador de tipo Fabry-Perot. En ella, los fotones emitidos en la dirección adecuada se reflejarán repetidamente en dichas caras reflectantes (en una totalmente y en la otra sólo parcialmente), lo que ayuda a su vez a la emisión de más fotones estimulados dentro del material semiconductor y consiguientemente a que se amplifique la luz (mientras dure el bombeo derivado de la circulación de corriente por el diodo). Parte de estos fotones saldrán del diodo láser a través de la cara parcialmente transparente (la que es sólo reflectante de forma parcial). Este proceso da lugar a que el diodo emita luz, que al ser coherente en su mayor parte (debido a la emisión estimulada), posee una gran pureza espectral. Por tanto, como la luz emitida por este tipo de diodos es de tipo láser, a estos diodos se los conoce por el mismo nombre.
Fotodetectores
su funcionamiento como transductor de luz que proporciona una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica que incide sobre la superficie sensora.
Existen dos tipos fundamentales de detectores de luz, los térmicos y los fotónicos que operan con mecanismos de transducción diferentes.
Los detectores térmicos absorben (detectan) la energía de los fotones incidentes en forma de calor con lo que se produce un incremento en la temperatura del elemento sensor que implica también un cambio en sus propiedades eléctricas como por ejemplo la resistencia. El cambio en esta propiedad eléctrica en función del flujo radiante recibido es lo que permite su medida a través de un circuito exterior. La mayoría de esta clase de fotodetectores son bastante ineficientes y relativamente lentos como resultado del tiempo requerido para cambiar su temperatura, lo que les hace inadecuados para la mayor parte de las aplicaciones fotónicas.
Esquema básico de un dispositivo fotodetector
Los detectores fotónicos no utilizan la energía del fotón en forma de calor, sino que la invierten en incrementar la energía de sus portadores de carga, con lo que se modifican las propiedades de conducción eléctrica de los sistemas detectores en función del flujo de fotones recibido. Este proceso de conversión implica la transformación de los fotones incidentes en electrones, pero esta respuesta simple no tendría ninguna relevancia si esos electrones no se ponen en movimiento para generar una corriente, que es la magnitud que realmente podemos medir, para ello en ocasiones hay que aplicar un campo eléctrico, dando lugar a un esquema. Dado su origen, la corriente así generada recibe el nombre de fotocorriente. Es a esta clase de detectores a la que nos vamos a dedicar en este tema.
