Sistemas de iluminación

Presentación

El casco con iluminación mixta consta de:

La iluminación principal (de acetileno):carburero, una boquilla,un reflector, un alambre desatasacador, un encendedor piezo-eléctrico (fijados al casco)

La iluminación complementaria, compuesta de una fuente luminosa eléctrica.

CARBUREROS:

Utilización

Es importante conocer la autonomía del carburero para administrarse correctamente en una exploración.

Prever el carburo necesario para la exploración, así como una cantidad extra por si acaso. Según el tipo de exploración que se vaya a realizar, prever también una o más baterías de recambio, así como una bolsa de basura para sacar las descarburadas de la cavidad.

Es muy importante que el carburero se pueda separar del casco. De este modo, podemos utilizar el casco en barrancos o en pasos estrechos, sin que nos resulte molesto. Se pueden utilizar distintas abrazaderas para unir el tubo sujeto al casco con el tubo de la lámpara de acetileno: unión del tubo de gas doméstico, etc.

Los sistemas que permiten desenganchar el conjunto «pipa-boquilla-piezo-reflector» del casco resultan especialmente cómodos, sobre todo porque permiten calentarse bajo la manta de supervivencia y mantener el casco puesto. Los reflectores de aluminio o de cobre cromado (no magnéticos) evitan errores topográficos.

Hay boquillas de acetileno de 14 y de 20 litros de caudal. Las boquillas de acetileno de 14 litros reducen el consumo de carburo y aumentan la autonomía. Además, en las cavidades pequeñas, emiten luz suficiente para ver y no ennegrecen los techos. Una iluminación eficaz es un factor importante de seguridad y rapidez.

El carburero (enlace muy interesante)

Existen distintos tipos de generadores con distintas funciones; sin embargo, ninguno es realmente polivalente. Los modelos plásticos y de titanio son más ligeros, más resistentes y más difíciles de arreglar en caso de avería. Los modelos metálicos son más pesados; pero pueden arreglarse, en cualquier país, si se tienen los conocimientos y las herramientas tradicionales.

La elección de la dimensión del depósito de carburo (200 ó 300 gramos) dependerá de la cavidad y del ritmo del equipo.

En cuanto a su funcionamiento existen dos tipos generales de carburero: los de autopresión y los atmosféricos.

 

 

En los de autopresión el gas generado en el compartimento del carburo pasan al depósito de agua generando una presión positiva que hace descender el agua de forma continua y, según la presión con mayor caudal que los atmosféricos. Tienen la ventaja de que al producir mas gas dan mejor llama y mejor luz, sin embargo si no se controlan consumen más rápidamente el agua y el carburo, además se calientan mucho lo que puede ser un problema en los carbureros metálicos. Los atmosfericos en cambio, su consumo es menor, sin embargo al tener un orificio en el tapón del agua, en las gateras si no se tiene cuidado pierden buena parte del agua. Esto se ha intentado evitar colocando la toma del aire en la base de la salida de gas y protegiéndola con una doble goma (modelo ariane de petzl)


Sea cual sea el modelo elegido, es importante conocer el carácter específico y óptimo de la iluminación: reserva de agua, relleno de cal, renovación de carburo.

Ver con claridad, en el momento preciso, es un principio de seguridad.

Es importante también conocer los defectos que puede presentar el modelo elegido y saber cómo arreglarlos (con un tapón de agua, etc.)

Los defectos y la poca fiabilidad de algunos modelos hacen que no sean útiles para grandes exploraciones (gasto de gas irregular, depósito de agua poco hermético...).

Es importante saber arreglar las averías que se produzcan bajo tierra, así como saber anticiparse al desgaste del material.

Carburo de Calcio

El carburo de calcio es una sustancia sólida de color grisáceo que reacciona exotérmicamente con el agua para dar cal apagada (hidróxido de cálcio) y acetileno.

Síntesis

El carburo de calcio se genera en el arco eléctrico a partir de óxido de calcio y coque a una temperatura de 2.000 - 2.500 ºC:

CaO + 3 C -> CaC2 + CO

Por las condiciones a emplear la síntesis es muy costosa y requiere mucha energía. Fosfatos que suelen estar presentes como impurezas en los materiales de partida dan en las mismas condiciones fosfuro de cálcio (Ca3P2) que reacciona igualmente con el agua dando fosfina (PH3). Esta impureza además de trazas de sulfhídrico (H2S) y amoníaco (NH3 es responsable del mal olor a "carburo")

Propiedades

Como sustancia pura el carburo de calcio es un sólido incoloro que existe en dos modificaciones que son accesibles por calentamiento a 440 ºC (modificación tetragonal) o temperaturas superiores (modificación cúbica).
El carburo cálcico técnico que se encuentra en el comercio suele tener una pureza de sólo el 82 %. Además hay trazas de fosfuro de calcio, sulfuro de calcio, ferrosilicio, nitruro de magnesio y carburo de silicio presentes en el sólido. El color pardo a veces observado se debe a pequeñas cantidades de óxido de hierro.

ver ficha del producto


Reacciones


La reacción más importante es la hidrólisis que libera acetileno en forma de gas. Antiguamente esta era la única forma de generar acetileno aunque con el desarrollo de nuevos procesos de pirólisis ha perdido importancia. Sin ambargo se sigue utilizando en algunos casos, pòr ejemplo si se requieren pequeñas cantidades de gas y no se quiere recurrir a una bombona de presión.


CaC2 + 2 H2O -> C2H2 + Ca(OH)2

Fosfina


La fosfina (PH3) es un gas incoloro, inflamable, que explota a temperatura ambiente y que huele a ajo o a pescado podrido. Pequeñas cantidades aparecen de forma natural provenientes de la degradación de materia orgánica. Es levemente soluble en agua.
La fosfina es usada en las industrias de semiconductores y de plásticos, en la producción de un retardador de llamas y como insecticida en granos almacenados.


Toxicidad

La ruta más probable de exposición a la fosfina es la inhalación. Los primeros síntomas de exposición aguda a la fosfina incluyen dolor del diafragma, náusea, vómitos, excitación y un olor a fósforo en el aliento. La exposición a niveles más altos puede producir debilidad, bronquitis, edema pulmonar, falta de aliento, convulsiones y la muerte. Algunos efectos, como por ejemplo edema pulmonar, convulsiones y daño del hígado pueden manifestarse o aun estar presentes días después de la exposición.

La exposición prolongada a bajos niveles de fosfina puede producir anemia, bronquitis, efectos gastrointestinales, y problemas motores, de la vista y del habla.

El contacto de la fosfina líquida con la piel puede producir congelación. La ingestión de fosfuro metálico puede producir la liberación de fosfina en el estómago lo que puede causar náusea, vómitos, dolor abdominal y diarrea.

No hay ninguna información disponible acerca de los posibles efectos de la fosfina sobre la reproducción en seres humanos. No se ha demostrado que la fosfina afecta la reproducción en animales de laboratorio.


Iluminación eléctrica


Disponer de iluminación eléctrica potente es muy importante para localizar a compañeros en pozos, conocer la marcha que hay que seguir en la cavidad, aclarar detalles sin necesidad de transportar un proyector especial...


En pozos mojados o en cualquier otra situación, gracias a la iluminación eléctrica, no hay que tener precaución con la llama.


Para que la iluminación eléctrica sea eficaz, mantener el reflector en buen estado. En caso de tener que abrir la lámpara eléctrica bajo tierra (para cambiar una bombilla, por ejemplo), desmonta la lámpara para que se seque y no se pique. Asimismo, después de cada uso, abre el compartimento de las pilas.


Pilas Alcalinas:

 

VENTAJAS Y APLICACIONES

l sistema de pilas de zinc/hidróxido de potasio/dióxido de manganeso, más comúnmente conocido como sistema Alcalino o sistema de Dióxido de Manganeso Alcalino, es ahora reconocido como el sistema de mayor calidad de pilas de anódo de zinc. Se ha diseñado para el consumidor, para aplicaciones de uso industrial y militar en las cuales se requieren pilas económicas y fiables.


Sus principales ventajas (comparándolo con el sistema de pilas de carbon-zinc) son una alta densidad energética; tiene la capacidad de funcionar continuamente a niveles de descarga relativamente altos sobre un amplio rango de temperaturas (debido a su baja resistencia interna); y una vida útil que excede de los 4 años. El coste de la pila alcalina, durante su vida útil , es el más bajo en aplicaciones con requerimientos de energía medio -altos.

COMPONENTES QUIMICOS

Los componentes de la pila alcalina de manganeso son ánodo de zinc, cátodo de dióxido de manganeso, y electrolitos de hidróxido de potasio altamente conductores.


FABRICACIÓN

El diseño de la pila alcalina es cilíndrico. Arriba se muestra la construcción interior de la misma.


RANGO DE CAPACIDAD

El sistema alcalino de las pilas está disponible en formato estándar cilíndrico y configuración multiple ( de 34 mAh a 15,000 mAh).


CARACTERISTICAS DE RENDIMIENTO

Voltaje

El voltaje del circuito abierto varía entre un rango de 1.5 a 1.6V, dependiendo de la formulación del cátodo. El voltaje operativo medio varía entre 1.3 a 1.1V bajo condiciones de descarga moderada.


Caracteristicas de descarga

Curva de descarga moderadamente inclinada
Densidad de energía

75 Wh/lb. (163 Wh/kg); 6.5 Wh/in.3 (398 Wh/l).


Efecto de volumen de descarga y Temperatura

Capacidad de funcionamiento con niveles altos de descarga; Típico rango de temperatura: -20°C a 54°C)

 

 


Vida útilDespués de 4 años a una temperatura ambiente de 21º C conserva un 85º de su capacidad.

PILAS RECARGABLES :

Las baterías generan electricidad a partir de reacciones químicas. En una batería hay un compartimento con exceso de electrones (el polo positivo) y otro al que le faltan (el polo negativo). Al conectar un dispositivo, la corriente eléctrica fluye de un polo a otro hasta que la diferencia de electrones se equilibra. En ese momento, la batería está descargada.La ventaja de las baterías recargables es que haciendo pasar de nuevo una corriente eléctrica por ellas, se restablece la diferencia de cargas y la batería se puede usar de nuevo. Las baterías recargables más antiguas son las de plomo y ácido, que se siguen utilizando en los automóviles. En dispositivos electrónicos, las más usadas son:

Níquel y cadmio (NiCd)
Níquel-metal-hidruro (Ni-MH)
Iones de litio (Li-ion)


Las primeras baterías recargables eran de níquel y cadmio (Ni-Cd), aunque hoy casi no se utilizan para este fin. Son baratas, pero tienen varios problemas serios: el cadmio es un metal pesado muy contaminante. Las baterías son grandes, y sobre todo, sufren el temido efecto memoria.
Las baterías de níquel-metal-hidruro son más respetuosas con el medio ambiente. Pueden almacenar un 30% más de energía que una batería de Ni-Cd equivalente, y por tanto, la carga dura más tiempo.

Tipo
Tensión
Capacidad
Densidad de energía (Wh/L)
Autodescarga (% mes)
Precio relativo
nominal (V)
nominal (mAh)
Ni-Cd
1,2
750
105
20
66,66
Ni-MH
1,3
1.300
165
30
83,33
Li-ión
4
500
240
12
100

 

Las mejores de la lista son las baterías de iones de litio. Utilizan un electrodo de óxido de níquel y otro de cobalto, intercalándose entre ellos el litio. Son las más pequeñas y ligeras, aproximadamente la mitad que la batería de níquel equivalente. Sin embargo son muy caras


Reacciones químicas en las pilas de metal hidruro:


Durante la descarga el oxihidroxido de niquel es reducido a hidroxido de niquel liberando los electrones utilizados por los elementos eléctricos conectados al acumulador.


Este proceso es revertido durante el proceso de carga

 

La memoria de las baterías


El efecto memoria de las baterías Ni-Cd significa que la batería pierde su capacidad de recargarse. Por ejemplo, si se vuelve a recargar cuando todavía le queda un 30% de la carga, sólo conseguirá alcanzar un 70% de la carga máxima.


Esto se debe a que los elementos activos, níquel y cadmio, se encuentran en forma de cristales. Cuando estas baterías se cargan sin descargarlas del todo, se forman grupos de cristales que reducen la capacidad. Por este motivo hay que realizar una primera carga larga (de unas 15 horas) con la batería totalmente descargada. Después conviene descargar totalmente la batería al menos una vez por semana.


Al principio las baterías de níquel-metal-hidruro se comercializaron como libres de efecto memoria, aunque esto no es así. La incidencia es menor porque su vida útil es más corta, pero también necesitan descargarse por completo al menos una vez al mes. Por el contrario, las baterías iones de litio no tienen efecto memoria y no hay que descargarlas periódicamente.


La vida útil de las baterías


Las baterías recargables no son eternas. Después de una serie de ciclos de carga y descarga pierden su capacidad para recargarse. Incluso pueden estropearse por completo si se llegan a romper los aislantes que separan los compartimentos, cosa que suele ocurrir por sobrecarga.


Las baterías de Ni-MH son las más perecederas, y suelen durar unos 500 ciclos. Las de Ni-Cd aguantan más, unos cuantos miles de ciclos, siempre que se tenga cuidado con el efecto memoria y no se sobrecarguen. Las baterías de Ni-MH son las más sensibles a las sobrecargas. El aumento de temperatura acorta su vida útil.

Las baterías de iones de litio tienen una vida útil de unos 1000 ciclos, pero hay que tener en cuenta que envejecen incluso sin usar, dentro de su embalaje original.

 

También hay que tener en cuenta que todas las baterías pierden poco a poco su carga en vacío, es decir, sin conectar. Una batería de Ni-Cd pierde el 10% de su carga en las primeras 24 horas, y en las de Ni-MH la pérdida es mayor. A medida que las baterías envejecen, aumenta la carga que pierden en vacío.

Un parámetro que nos hará optar por las baterias de NiMH es la densidad de energia. La densidad de energia nos indica el cociente entre la energia disponible y el peso o volumen de la bateria. En la tecnologia de NiMH este párametro es mayor que en la tecnologia de NiCd por lo que a primera vista intuimos que las baterias de NiMH tienen mayor capacidad pero no debemos pasar por alto que estas tienen una mayor capacidad por unidad de volumen o peso por lo que hablando de espacio y peso las baterias de NiMH son más adecuadas a la hora de alimentar una frontal.


Si teneis una de estas baterias podeis ver que en alguna parte hay algo escrito parecido a esto:


Capacity 1100mAh 1.2V


Esto es la capacidad de la pila, es decir, los miliamperios por hora máximos que puede suministrar, y 1.2V es el voltaje de la bateria.


Standart charge current 110mA x 15 hr


Standard es el tipo de carga a la que usualmente recomiendan que se carge la bateria (veremos que no es la mejor opción en tecnologia NiMH), así que con una corriente de 110mA, en 15 horas tendremos la bateria completamente cargada.


Las baterias de NiMH se cargan usando una fuente de corriente al contrario que las baterias de plomo/ácido que utilizan una fuente de tensión que se aplica entre sus bornas. Un concepto importante es lo que se conoce como "índice de carga" que es la cantidad de corriente que haremos circular a través de la bateria para cargarla. Cada índice de carga caracteriza un tipo de carga. Tendremos pues:


Carga standard
Carga rápida
Carga acelerada
Carga de goteo


Como ya hemos explicado, las baterias de NiMH se cargan usando una fuente de corriente que hace circular una cantidad constante de amperios a través de la bateria. Hay que tener especial cuidado a la hora de cargar baterias NiMH con cargadores para baterias de NiCd ya que las baterias de NiMH son muy sensibles a las sobrecargas las cuales elevan su temperatura pudiendo dañarlas. En este aspecto las baterias de NiCd son más robustas. Es por ello que existen equipos de carga que controlan la corriente aplicada en función de la temperatura. No obstante si se está usando un cargador para baterias de NiCd para cargar baterias de NiMH tengase especial atención en que no se sobrepasa el tiempo de carga para evitar las consecuencias de la sobrecarga, en general no se deben usar estos cargadores para baterias NiMH. Estos tiempos dependen de cada tipo de carga como vamos a ver a continuación.


Carga standad, lenta o normal. (NiCd)


En este tipo de carga se utiliza un índice de carga de C/10 (C= capacidad de la bateria). El tiempo óptimo de carga en este caso es de 12 horas para una bateria totalmente descargada. Aplicar este tiempo a una bateria medio cargada podría sobrecargarla. La temperatura de carga debe de estar en el intervalo [0ºC, 40ºC] y la descarga entre [-20ºC, 50ºC]. Este tipo de carga no es recomendable en las baterias de NiMH ya que estas no toleran muy bien las sobrecargas así que harian falta índices de carga más pequeños para una carga standard, de ahí que los cargadores para baterias de NiCd no sirvan para las NiMH aunque mucha gente los utiliza. No pasa nada en principio pero la bateria tenderá a sobrecargarse.

Carga rápida.


El índice de carga que usaremos para las baterias de NiMH es de C/3 y un tiempo máximo de 4 horas. Es muy importante en este tipo de cargas usar un temporizador para que corte la corriente transcurrido este tiempo pues la bateria se sobrecargaria con unos efectos más negativos que una sobrecarga usando carga standard. Es lógico pues estamos usando más corriente para cargar. Con este tipo de cargas es muy importante también controlar la temperatura de cada unidad que cargemos (existen pastillas que integran varias baterias así que necesitariamos un equipo algo más sofisticado de lo normal), para que no superen los 50ºC. La temperatura de carga debe de estar en el intervalo [10ºC, 50ºC] y la descarga entre [-20ºC, 50ºC].


(Muchas baterias de NiCd no soportan este tipo de carga. A partir de aquí las que lo soporten deberán ser controladas para que no superen las temperaturas críticas)


Carga acelerada.(NiMH)


Para este tipo de carga es necesario un equipo especial con función de terminación de carga que controle variaciones de temperatura, variaciones de tensión y tiempos. Con todo lo necesario podemos cargar con seguridad una bateria en 1 hora usando un índice de carga de 1C. Estos equipos estarán suministrando un índice de carga de 1C hasta que el aumento de temperatura por bateria supera 1ºC. A partir de ahí se aplicará un índice de carga de C/10 controlado por el terminador de carga durante media hora. En el caso de tener que dejar las baterias en el cargador más tiempo del necesario el equipo debe de sostener la carga aplicando un índice de carga de C/300 indefinidamente sin que las baterias se sobrecargen. La temperatura de carga debe de estar en el intervalo [10ºC, 45ºC] y la descarga entre [-20ºC, 50ºC].
Con una carga acelerada se alcanza el 70% de la carga en apenas unos minutos. A partir de ahí la bateria pierde capacidad de aceptación de carga aumentando su temperatura y presión.


Este tipo de carga es el más adecuado en en tecnologia NiMH pero es necesario tener el equipo pertinente. Es muy importante que el cargador disponga de sistema de terminación de carga. Este sistema se encarga de monitorizar varios parámetros y actuar en consecuencia.


Cuando la bateria se acerca a la sobrecarga se produce una pequeña variación en la tensión entre los 10-15mV que ha de detectar el cargador para detener la carga. Claro esta que si hacemos muy sensible el sistema de terminación por variación de tensión es posible que debido al ruido de la propia bateria y fluctuaciones de tensión finalicen la carga antes de que se alcance. Por ello los cargadores más avanzados trabajan simultaneamente con varios sistemas de terminación, variación de tensión, aumento de la tasa de temperatura dT/dt y sensores de desconexión.

Carga de goteo. (Carga contínua)


Este sistema de carga usa un índice de carga que depende de la capacidad de la bateria. Ojo, este método no debe usarse con baterias de NiMH. Tras cargar la bateria y para mantenerla en el cargador por tiempo indefinido, deberemos de usar una carga de goteo de 0.033CmA a 0.05CmA. Si tenemos pues una bateria de 1500mAh deberemos de usar un índice de carga de 0.03 x 1500 que nos da un valor de 50mAh. La temperatura de carga debe de estar en el intervalo [10ºC, 35ºC] y la descarga entre [-20ºC, 50ºC].


Mantenimiento de las baterias. (especialmente en las de NiCd)


El mantenimiento de las baterias consiste en descargarlas hasta un cierto valor para poder comprobar su correcto funcionamiento y para eliminar posibles efectos de memoria, efectos más presentes en la tecnologia NiCd.


La descarga de las baterias se lleva a cabo hasta que estas alcance un valor 1.1V inferior a su valor nominal. Una bateria de 1.2V se deberá de descargar hasta 0.1V y una bateria compuesta por 8 unidades de 1.2V (9.6V) no podrá ser descargada a menos de 1.1V por celda (9.6V en este caso), es decir, 8.8V. El efecto que tendria sobre la bateria el sobrepasar este valor se conoce como inversión de la polaridad. La inversión de polaridad aparece cuando llevamos a la bateria a una sobredescarga. En este caso, el gas de hidrógeno se extiende desde el electrodo positivo al negativo y el gas de oxigeno hace lo mismo desde el electrodo negativo produciendo una inversión de la polaridad.


Recomendaciones para el buen uso de las baterías

La primera carga de la batería es muy importante y determina su vida útil futura. Haga una primera carga larga, según las instrucciones del fabricante, y después descárguela completamente antes de volver a cargarla.


Las baterías de Ni-Cd y Ni-MH tienen que descargarse completamente al menos una vez al mes para evitar el efecto memoria, pero no lo haga cada vez, porque acortaría la vida de la batería.


Las baterías de Li-ion son muy sensibles durante la carga. Una tensión de carga inadecuada puede dañarlas. Utilice siempre el cargador que les corresponda.


En general, las baterías son sensibles a las altas temperaturas.


No intentar abrir las baterias ya que contienen electrolitos alcalinos que pueden ser perjudiciales para la salud.


Mantener las baterias en sitios ventilados pues durante los procesos de carga y descarga estas emiten algunos gases que podrian ser potencialmente inflamables si se mezclan con el aire. Las baterias estan dotadas de un sistema de ventilación, un orificio que se abre cuando la presión en el interior es de 150psi a 200psi, para evitar sobrepresión en el interior en caso de sobrecarga. Si detectais un polvo blanco en el orificio de ventilación es síntoma de que habeis sobrecargado la bateria en alguna recarga.


Las baterias NiMH pueden ser tiradas a la basura común pues están catalogadas como no perjudiciales al medio ambiente.

Iluminación principal:


Comprobar que los componentes principales (carburero, tubo, boquilla, junta tórica) estén en buen estado. Llevar un neceser de recambio (boquilla y junta tórica) (obligatorio).

No dejar nunca un carburero con carga tras una salida, el carburo tiene una gran apetencia por la humedad, aumentando su volumen, lo que puede ocasionar deformaciones, rotura etc.


No llenar nunca en exceso el depósito de carburo pues al aumentar en volumen puede deformarlo e impedir que se pueda abrir.


Iluminación complementaria:


Comprobar que los terminales, el cable eléctrico, el interruptor, la bombilla y el contacto estén en buen estado. Llevar una bombilla de repuesto (obligatorio).


LEDS

Los leds básicamente son lámparas de estado sólido, sin filamento ni gas inerte que lo rodee, ni cápsula de vidrio que lo recubra. El led es un semiconductor unido a dos terminales cátodo y ánodo recubierto por una resina epoxi transparente. Cuando una corriente circula por el led se produce un efecto llamado electroluminiscencia, el led emite luz monocromática en frecuencias que van desde el infrarrojo pasando por todo el espectro de luz visible y llega hasta el ultravioleta


Poseen varias ventajas dentro de las cuales podemos citar:

Reducido tamaño: Solo unos pocos milímetros cúbicos
Reducido consumo de energía: Generalmente en el orden de 100mw, comparado con 1 watt de las lámparas mas chicas.

Elevada eficiencia de conversión: Esto es gran parte de la energía eléctrica de entrada es transformada en energía lumínica.

Larga vida útil: Hasta 100.000 horas de vida útil comparado con 8000 horas de vida útil de una buena lámpara incandescente.

Elevada resistencia mecánica: Al ser elementos 100% sólidos, resisten golpes y vibraciones mucho mejor que una lámpara incandescente

Un diodo LED, acrónimo inglés de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz monocromática cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, éstos últimos reciben la denominación de diodos IRED (Infra-Red Emitting Diode).


El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de cristal que usualmente se emplean en las bombillas. Aunque el plástico puede estar coloreado es sólo por razones estéticas ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente la cubierta tiene una cara plana que indica el cátodo que además es más corto que el ánodo (ver foto).
Al contrario que las lámparas incandescentes que pueden alimentarse con corriente alterna o continua, el diodo LED funciona de forma continua sólo con ésta última ya que únicamente conduce la electricidad cuando se polariza en directa al igual que los diodos pn convencionales, de modo que si se alimenta con corriente alterna el diodo parpadeará al iluminarse tan sólo la mitad del ciclo. Debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obterener una buena intensidad luminosa; el voltaje de operación va desde 1,5 a 2,2 voltios aproximadamente y la gama de intensidades que debe circular por él va de 10 a 20 mA en los diodos de color rojo y de 20 a 40 mA para los otros LEDs.
El primer diodo LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.


Tecnología LED


En directa, todos los diodos emiten una cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan, es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía). Indudablemente, la frecuencia de la radiación emitida y por ende su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible, sin embargo con materiales especiales pueden conserguirse longitudes de onda visibles. Los diodos LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

 

Compuesto
Color
Arseniuro de galio (GaAs)
Infrarrojo
Arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs)
Rojo e infrarrojo
Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP)
Rojo, naranja y amarillo
Nitruro de galio (GaN)
Verde
Fosfuro de galio (GaP)
Verde
Seleniuro de zinc (ZnSe)
Azul
Nitruro de galio e indio (InGaN)
Azul
Carburo de silicio (SiC)
Azul
Diamante (C)
Ultravioleta
Silicio (Si)
En desarrollo

 

Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para longitudes de onda cada vez menores menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los 90, añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que permitió, por combinación de los mismos, la obtención de luz blanca. El diodo de seleniuro de zinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito de la tecnología LED son los diodos ultravioletas, que se han empladao con éxito en la producción de luz blanca al emplearse para iluminar materiales fluorescentes.
Tanto los diodos azules como los ultravioletas son relativamente caros si los comparamos con los más comunes (rojo, verde, amarillo e infrarrojo) siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.


Los LED comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 W para uso continuo; estos diodos tienen obviamente unas matrices semiconductoras de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan además aletas metálicas para disipar el calor generado por efecto Joule. En 2002 se comercializaron diodos para potencias de 5 W, con eficiencias en torno a 60 lm/W, es decir, el equivalente a una bobilla incandescente de 50 W.
Los led trabajan a 30 mA, con lo que 10 led consumen 300 mA, 14 led (petlz) 420 mA, con lo que no deberían pasar de las 5h. de funcionamiento normal. Después de ese tiempo la luz debe bajar mucho por que las curvas de la pila bajan muy rápidamente.

 

Espeleosocorro Cántabro