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 Los diodos emisores de luz blanca o los LED blancos son la próxima gran novedad en iluminación. Los LED anteriores estaban restringidos a aplicaciones como indicadores, pantallas o luces de emergencia. Pero con el advenimiento de los LED de emisión de luz blanca, ahora se usan en casi todas las aplicaciones de iluminación que van desde la iluminación interior hasta la carretera o la iluminación de inundación, en otras palabras, se han vuelto omnipresentes. Un LED no puede emitir luz blanca de forma natural. Sin embargo, el uso de ciertas tecnologías hace que un LED emita luz blanca.
Existen tres tecnologías predominantes para producir luz blanca en LED y son la conversión de longitud de onda, la mezcla de colores y una tecnología denominada ZnSe homo-epitaxial.

Conversión de longitud de onda

La conversión de longitud de onda es un proceso que implica convertir total o parcialmente la radiación de un LED en luz blanca. Existen varios métodos disponibles para producir luz blanca a partir de LED a través del proceso de conversión de longitud de onda. Algunos de estos métodos incluyen el uso de LED azul y fósforo amarillo; LED azul y varios fósforos; LED ultravioleta y fósforo azul, verde y rojo; y un LED con puntos cuánticos.


LED azul y fósforo amarillo
En este método de conversión de longitud de onda, se utiliza un LED que emite radiación de color azul para excitar un fósforo de color amarillo (granate de aluminio de itrio). Esto da como resultado la emisión de luz amarilla y azul y esta mezcla resultante de luz azul y amarilla da la apariencia de luz blanca. Este método es el método menos costoso para producir luz blanca.
LED azul y varios fósforos
Este método de conversión de longitud de onda implica el uso de fósforos múltiples con un LED azul. Cada uno de los fósforos utilizados emite un color de luz diferente cuando la radiación emitida por el LED azul cae sobre ellos. Estos diferentes colores de luz se combinan con la luz azul original para producir luz blanca. El uso de fósforos múltiples en lugar de fósforo amarillo produce luz blanca que tiene un espectro de longitud de onda más amplio y una mejor calidad de color en términos de IRC y CCT. Sin embargo, este proceso es más costoso en comparación con el proceso que involucra solo fósforo amarillo (YAG).

LED ultravioleta con fósforos RGB
Un tercer método de conversión de longitud de onda se ocupa del uso de un LED emisor de radiación ultravioleta junto con fósforos rojo, verde y azul (RGB). El LED emite radiación ultravioleta, no visible para el ojo humano, que cae sobre los fósforos rojo, verde y azul y los excita. Cuando estos fósforos RGB se excitan, emiten radiaciones que se mezclan para proporcionar una luz blanca. Esta luz blanca tiene un espectro de longitud de onda aún más amplio que las tecnologías discutidas anteriormente.
LED azul y puntos cuánticos
En este método, se utiliza un LED azul para activar los puntos cuánticos. Los puntos cuánticos son cristales semiconductores extremadamente pequeños entre 2 y 10 nm. Corresponden a 10–50 átomos de diámetro. Cuando los puntos cuánticos se usan con un LED azul, forman una capa delgada de partículas de nanocristales que contienen 33 o 34 pares de cadmio o selenio que están recubiertos en la parte superior del LED. La luz azul emitida por el LED excita los puntos cuánticos. Esta excitación da como resultado la generación de una luz blanca que tiene un espectro de longitud de onda casi similar a la luz blanca producida por el LED ultravioleta junto con fósforos RGB.


Mezcla de colores

Múltiples LED (generalmente emitiendo los colores primarios rojo, azul y verde) están instalados dentro de una lámpara y la intensidad de cada LED se ajusta proporcionalmente para obtener luz blanca. Esta es la idea básica de la técnica de mezcla de colores. La técnica de mezcla de colores requiere un mínimo de dos LED en conjunto, que emiten luz azul y amarilla, cuyas intensidades deben variarse para generar luz blanca. La mezcla de colores también se realiza utilizando cuatro LED donde se usan ROJO , AZUL , VERDE y AMARILLO uno al lado del otro. Como los fósforos no se usan en la mezcla de colores, no hay pérdida de energía durante el proceso de conversión y, por lo tanto, la técnica de mezcla de colores es más eficiente que las técnicas de conversión de longitud de onda.



ZnSe homo-epitaxial

Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, Japón, se asoció con Procomp Informatics, Ltd., Taipei, Taiwán en una empresa conjunta que se denominó Supra Opto, Inc. para desarrollar y comercializar una nueva tecnología para la producción de luz blanca a partir de LED. Esta nueva tecnología se conoce como tecnología Homo-epitaxial ZnSe de producción de luz blanca.
En esta tecnología, la luz blanca se genera al hacer crecer una capa de LED azul epitaxial en un sustrato de seleniuro de zinc (ZnSe). Esto da como resultado la emisión simultánea de luz azul desde la región activa y luz amarilla desde el sustrato. La capa epitaxial del LED emitió una luz azul verdosa a 483 nm, mientras que el sustrato ZnSe emitió simultáneamente una luz naranja a 595 nm. La combinación de esta luz azul verdosa de longitud de onda de 483 nm y luz de color naranja de longitud de onda de 595 nm produce una luz blanca y obtenemos un LED blanco cuya temperatura de color correlacionada (CCT) está en el rango de 3000 K y más. La vida media de este LED blanco es de alrededor de 8000 horas.
Actualmente, este LED se utiliza en aplicaciones como iluminación, indicadores y luces de fondo para pantallas de cristal líquido. Sin embargo, con el aumento de su vida media, este LED blanco se volverá adecuado para aplicaciones de iluminación adicionales.

▷ Diodo emisor de luz blanca o luz LED blanca


Triac es un interruptor de CA de tres terminales que es diferente de los otros rectificadores controlados por silicio en el sentido de que puede conducir en ambas direcciones, es decir, si la señal de puerta aplicada es positiva o negativa, conducirá. Por lo tanto, este dispositivo se puede utilizar para sistemas de CA como un interruptor.Este es un dispositivo semiconductor bidireccional de tres terminales, cuatro capas que controla la alimentación de CA. El triac de potencia máxima de 16 kw está disponible en el mercado.



La figura muestra el símbolo de triac, que tiene dos terminales principales MT 1 y MT 2 conectados en paralelo inverso y un terminal de puerta.

Construcción de Triac


Dos SCR están conectados en paralelo inverso con el terminal de puerta como es común. Los terminales de puerta están conectados a las regiones N y P debido a qué señal de puerta se puede aplicar, independientemente de la polaridad de la señal. Aquí, no tenemos ánodo y cátodo ya que funciona para ambas polaridades, lo que significa que el dispositivo es bilateral. Se compone de tres terminales, a saber, el terminal principal 1 (MT 1 ), el terminal principal 2 (MT 2 ) y el terminal de puerta G.


La figura muestra la construcción de un triac. Hay dos terminales principales, a saber, MT 1 y MT 2, y el terminal restante es el terminal de puerta.

Operación de Triac

El triac puede encenderse  el voltaje de la puerta más alto que el voltaje de ruptura. Sin embargo, sin hacer que el voltaje sea alto, se puede encender aplicando el pulso de la puerta de 35 microsegundos para encenderlo. Cuando el voltaje aplicado es menor que la ruptura sobre el voltaje, usamos el método de activación de puerta para encenderlo.
Hay cuatro modos diferentes de operaciones, son:
1.   Cuando MT 2 y Gate son positivos con respecto a MT 1
Cuando esto sucede, la corriente fluye a través de la ruta P 1 -N 1 -P 2 -N 2 . Aquí, P 1 N 1 y P 2 -N 2 se polariza pero N 1 -P 2 está polarizado en sentido inverso. Se dice que el triac se opera en una región sesgada positivamente. Puerta positiva con respecto a los sesgos hacia adelante MT 1 P 2 -N 2 y se produce la ruptura.
2.   Cuando MT 2 es Positivo pero la Puerta es Negativa con respecto a MT 1
La corriente fluye a través de la ruta P 1 -N 1 -P 2 -N 2 . Pero P 2 -N 3 es parcial y los portadores actuales se inyectan en P 2 en el triac.
3.   Cuando MT 2 y Gate son negativos con respecto a MT 1 La
corriente fluye a través de la ruta P 2 -N 1 -P 1 -N 4 . Dos uniones P 2 -N 1 y P 1 -N 4 tienen polarización directa, pero la unión N1-P1 tiene polarización inversa. Se dice que el triac está en la región sesgada negativamente.
4.   Cuando MT 2 es negativo pero la puerta es positiva con respecto a MT 1
P 2 -N 2 está polarizado hacia adelante en esa condición. Los portadores actuales se inyectan para que el triac se encienda. Este modo de operación tiene la desventaja de que no debe usarse para circuitos altos (di / dt). La sensibilidad del disparo en los modos 2 y 3 es alta y si se requiere una capacidad de disparo marginal, se deben usar pulsos de compuerta negativos. La activación en el modo 1 es más sensible que el modo 2 y el modo 3.

Características de un triac

 Las características del triac
son similares a la SCR pero es aplicable a los voltajes triac positivos y negativos. La operación se puede resumir de la siguiente manera:

Operación del primer cuadrante de Triac

El voltaje en el terminal MT 2 es positivo con respecto al terminal MT 1 y el voltaje de la puerta también es positivo con respecto al primer terminal.

Operación del segundo cuadrante de Triac

El voltaje en el terminal 2 es positivo con respecto al terminal 1 y el voltaje de la puerta es negativo con respecto al terminal 1.

Operación del tercer cuadrante de Triac

El voltaje del terminal 1 es positivo con respecto al terminal 2 y el voltaje de la puerta es negativo.

Operación del Cuarto Cuadrante de Triac

El voltaje del terminal 2 es negativo con respecto al terminal 1 y el voltaje de la puerta es positivo.


Cuando se enciende el dispositivo, fluye una corriente fuerte a través de él que puede dañar el dispositivo, por lo tanto, para limitar la corriente, se debe conectar externamente una resistencia limitadora de corriente. Al aplicar la señal de puerta adecuada, se puede controlar el ángulo de disparo del dispositivo. Los circuitos de activación de la puerta deben usarse para la activación adecuada de la puerta. Podemos usar diac para activar el pulso de la puerta. Para disparar el dispositivo con el ángulo de disparo adecuado, se puede aplicar un pulso de puerta hasta una duración de 35 microsegundos.

Ventajas de Triac

1.   Se puede activar con polaridad positiva o negativa de pulsos de puerta.
2.   Requiere solo un disipador de calor de tamaño ligeramente mayor, mientras que para SCR, se requieren dos disipadores de calor de tamaño más pequeño.
3.   Requiere un solo fusible para su protección.
4.   Es posible un desglose seguro en cualquier dirección, pero para la protección SCR debe darse con diodo paralelo .

Desventajas de Triac

1.   No son muy confiables en comparación con SCR.
2.   Tiene una calificación (dv / dt) menor que SCR.
3.   Las calificaciones más bajas están disponibles en comparación con SCR.
4.   Debemos tener cuidado con el circuito de activación, ya que puede activarse en cualquier dirección.

Usos de Triac

1.   Se utilizan en circuitos de control.
2.   Se utiliza en la conmutación de lámparas de alta potencia.
3.   Se usa en el control de alimentación de CA.

▷ TRIAC Construcción Operación y aplicaciones de TRIAC

PIN diodo
El fotodiodo PIN es un tipo de detector de fotos, puede convertir señales ópticas en señales eléctricas. Esta tecnología fue inventada a finales de la década de 1950. Hay tres regiones en este tipo de diodo. Hay una región p, una región intrínseca y una región n. La región p y la región n están comparativamente muy dopadas que la región p y la región n de los diodos pn habituales . El ancho de la región intrínseca debe ser mayor que el ancho de la carga espacial de una unión pn normal. El fotodiodo PIN funciona con un voltaje de polarización inversa aplicadoy cuando se aplica la polarización inversa, la región de carga espacial debe cubrir completamente la región intrínseca. Los pares de agujeros de electrones se generan en la región de carga espacial por absorción de fotones. La velocidad de conmutación de la respuesta de frecuencia del fotodiodo es inversamente proporcional al tiempo de vida. La velocidad de conmutación se puede mejorar con una pequeña vida útil del operador minoritario. Para las aplicaciones de fotodetectores donde la velocidad de respuesta es importante, el ancho de la región de agotamiento debe ser lo más grande posible para la vida útil del portador de minorías pequeñas, como resultado, la velocidad del interruptor también aumenta. Esto se puede lograr con el fotodiodo PIN, ya que la inserción de la región intrínseca aumenta el ancho de carga espacial. El diagrama de un fotodiodo PIN normal se muestra a continuación.

Avalanche Photo Diode
Avalancha foto diodo es una especie de foto-detector que puede convertir las señales en señales eléctricas pioneras en el trabajo de investigación en el desarrollo de avalancha del diodo se hizo principalmente en 1960.
La configuración estructural del fotodiodo de avalancha es muy similar al fotodiodo PIN. Un fotodiodo PIN consta de tres regiones:
1.   región p,
2.   región intrínseca
3.   n-region.
La diferencia es que el sesgo inverso aplicado es muy grande para causar ionización por impacto. Para el silicio como material sc, un diodo necesitará entre 100 y 200 voltios. En primer lugar, los pares de electrones se generan por absorción de fotones en la región de agotamiento. Estos generan más pares de agujeros de electrones a través de la ionización por impacto. Estos son barridos rápidamente de la región de agotamiento, es decir, el tiempo de tránsito es muy menor.

▷ PIN Fotodiodo | Fotodiodo de avalancha


Un diodo ideal significa un diodo perfecto que tiene todas las propiedades en su sentido perfecto sin ningún defecto. Por lo general, un diodo funciona en polarización directa o inversa. Las características que se espera que exhiba el diodo ideal se pueden analizar por separado para estos dos modos de operación.


Características del diodo ideal cuando está polarizado hacia adelante

Resistencia cero Un diodo ideal no ofrece resistencia al flujo de corriente a través de él cuando está en modo polarizado hacia adelante. Esto significa que el diodo ideal será un conductor perfecto cuando se polarice hacia adelante. A partir de esta propiedad del diodo ideal, se puede inferir que el diodo ideal no tiene ningún potencial de barrera. Esto a su vez hace que uno se pregunte si un diodo ideal posee una región de agotamiento o no. La razón detrás de este pensamiento se atribuye al hecho de que la  resistencia ofrecida se debe a la presencia de cargas inmóviles que habitan en la región de agotamiento del diodo.
 Cantidad infinita de corriente Esta propiedad del diodo ideal se puede implicar directamente a partir de su propiedad anterior que establece que los diodos ideales ofrecen resistencia cero cuando están polarizados hacia adelante. La razón puede explicarse de la siguiente manera. En los dispositivos electrónicos, la relación entre la corriente (I), el voltaje (V) y la resistencia (R) se expresa mediante la ley de Ohm que se establece como I = V / R. Ahora, si R = 0, entonces I = ∞. Esto indica que no hay un límite más alto para la corriente que puede fluir a través del diodo ideal polarizado hacia adelante. Tensión de umbral cero Incluso esta característica del diodo ideal bajo el estado polarizado hacia adelante puede derivarse de su primera propiedad de poseer resistencia cero. Esto se debe a que el voltaje umbral es el voltaje mínimo que se debe proporcionar al diodo para superar su potencial de barrera y comenzar a conducir. Ahora, si el diodo ideal está vacío de la región de agotamiento, entonces la cuestión del voltaje umbral no surge en absoluto. Esta propiedad del diodo ideal hace que conduzcan justo en el instante de estar polarizados, lo que lleva a la curva verde de la Figura 1 que muestra las características del diodo.

  

Características del diodo ideal cuando está polarizado en reversa


Resistencia infinita Se espera que un diodo ideal inhiba completamente el flujo de corriente a través de él en condiciones de polarización inversa. En otras palabras, se espera que imite el comportamiento de un aislante perfecto cuando está polarizado inversamente. Corriente de fuga inversa cero Esta propiedad del diodo ideal se puede implicar directamente a partir de su propiedad anterior que establece que los diodos ideales poseen resistencia infinita cuando funcionan en modo de polarización inversa. La razón puede entenderse considerando nuevamente la ley de Ohm, que ahora toma la forma (mostrado por la curva roja en la Figura 1). Por lo tanto, significa que no habrá corriente que fluya a través del diodo ideal cuando se polarice inversamente, sin importar cuán alto sea el voltaje inverso aplicado. Sin voltaje de ruptura inversa El voltaje de ruptura inversa es la tensión a la cual el diodo polarizado inversa falla y comienza a conducir una corriente intensa. Ahora, a partir de las dos últimas propiedades del diodo ideal, se puede concluir que ofrecerá una resistencia infinita que inhibe completamente el flujo de corriente a través de él. Esta afirmación es válida independientemente de la magnitud de la tensión inversa aplicada. Cuando la condición es así, el fenómeno de ruptura inversa nunca puede ocurrir debido a que no habrá duda de su voltaje correspondiente, el voltaje de ruptura inversa. Debido a todas estas propiedades, se ve que un diodo ideal se comporta como un interruptor semiconductor perfecto que se abrirá cuando la polarización inversa y se cierre cuando se polarice hacia adelante. Ahora, enfrentémonos a la realidad. Prácticamente no existe tal cosa llamada diodo ideal. ¿Qué significa esto? Si no existe tal cosa, ¿por qué necesitamos saberlo o aprenderlo? ¿No es solo una pérdida de tiempo? No en realidad no. La razón es: el concepto de idealización mejora las cosas. La regla es válida para cualquier cosa, quiero decir, no solo técnica. Cuando se trata del diodo ideal, la verdad se manifiesta como la facilidad con la que un diseñador o depurador (puede ser cualquier persona, por ejemplo, incluso un estudiante o un laico) puede modelar / depurar / analizar un circuito particular o un diseño en su conjunto.

▷ Diodo ideal y características del diodo ideal

Es bien sabido que se espera que un diodo funcione como un dispositivo unidireccional (es decir, solo permite el flujo de corriente en una dirección). Se espera que estos ofrezcan una resistencia muy baja para el flujo de corriente en la condición de polarización directa y una resistencia muy alta en la condición de polarización inversa. Esta importante propiedad del diodo puede explotarse eficazmente para probar el diodo con la intención de saber si funciona bien o no. En otras palabras, se puede realizar la prueba de diodos mediante la medición de la resistencia a través de sus terminales mediante el uso de una pieza de equipo, como un multímetro digital.
Procedimiento de prueba de diodos
En este artículo, presentamos dos métodos a partir de los cuales se puede realizar la prueba de diodos.
Método 1
Este método debe usarse cuando se aspira a probar el diodo en la mano usando un multímetro analógico.
  • Paso 1: Ajuste el interruptor selector del multímetro analógico a su modo de resistencia.
  • Paso 2: conecte el terminal negativo del diodo al cable negativo (generalmente de color negro) del multímetro.
  • Paso 3: conecte el terminal positivo del diodo al cable positivo (generalmente de color rojo) del multímetro.
Paso 4: revisa la lectura del multímetro.

Para observar: en este caso, se espera que el multímetro muestre un valor bajo. Esto se debe a que, siguiendo los pasos del 1 al 4, uno habría polarizado el diodo, el estado en el que debería transportar corriente sin mucha pérdida.
Inferencia: Ahora, si la lectura no es la esperada, el diodo se considera defectuoso. Por otro lado, si el diodo exhibe menor resistencia, entonces debe considerarse como no defectuoso al principio y uno debe continuar con los siguientes pasos.
  • Paso 5: conecte el terminal negativo del diodo al cable positivo del multímetro.
  • Paso 6: conecte el terminal positivo del diodo al cable negativo del multímetro.
  • Paso 7: revisa la lectura del multímetro.
Para observar: en este caso, se espera que el multímetro lea un alto valor de resistencia. Esto se debe a que, ahora, estaría funcionando en modo de polarización inversa, el modo en el que tiene que bloquear eficientemente el flujo de corriente a través de él.
Inferencia: si la lectura es baja, entonces el diodo sería malo, mientras que si la lectura es alta, entonces sería buena.
Método 2:
en este método, uno puede verificar que el diodo sea ​​bueno o malo utilizando un multímetro digital que tiene un entorno especial para ello. Este modo puede seleccionarse girando el interruptor selector de modo de este medidor a la posición de verificación de diodos. A continuación, los pasos a seguir, las observaciones a realizar y las inferencias a llegar son las mismas que se explicaron en el método anterior. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, esta vez, la lectura mostrada será el voltaje en lugar de la resistencia.



▷ Prueba de diodos

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