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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)
.jpg)
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.
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