El chip en las luminarias LED

El chip es el cerebro de la tecnología LED y define en gran medida la calidad de una luminaria

Ya hemos hablado de lo importante que es una la correcta gestión térmica de las lámparas y de la vital importancia de integrar un buen driver en las luminarias, pero quizá la partes más importantes en el funcionamiento de una luminaria LED es el chip que regula su funcionamiento. Hay diferentes construcciones de luminarias dependiendo de como se integran los chips en la lámpara, aquí puedes ver las diferencias, pero es otro tema, vamos al grano.

La durabilidad de la luminaria, el consumo energético o la calidad de la luz en intensidad o color pueden ser afectados negativamente si el chip de la luminaria no da la talla y no es de la calidad adecuada. Es sin duda alguna el componente más importante de cualquier luminaria LED. Vamos a explicar brevemente el proceso de fabricación y los componentes y materiales que lo componen, para hacernos una idea de la importancia del chip.

El chip está compuesto por una serie de capas creadas en materiales semiconductores cuyo cometido es convertir la electricidad en luz. Estos pequeños componentes (de apenas unos milímetros) llevan tras de si un complejo desarrollo que tiene como objetivo conseguir que las luminarias LED operen y ofrezcan la mejor luz (intensidad, brillo, color) y la mayor resistencia y duración posible.

¿Cómo se produce la luz?

La emisión de la luz del LED se produce cuando la corriente pasa entre los materiales semiconductores del chip. Los semiconductores son de tipo P (carga positiva) y tipo N (carga negativa) y la luz es generada cuando la corriente atraviesa el punto de unión entre ambos (punto PN). En este punto los electrones de la carga negativa ocupan los huecos de los de la carga positiva perdiendo energía y quedando en forma de fotón, o lo que es lo mismo: luz.

¿Porque son caras las luminarias LED?

Tanto los materiales que comen el chip, como su proceso de fabricación determina la calidad del producto y las características del chip. El proceso de fabricación es complejo y muy controlado (a nivel temperatura y presión) y los materiales utilizados en su fabricación son muy caros (carburo de silicio, zafiro). Es importante conocer estos datos para poder entender el aparentemente elevado precio de las luminarias LED sobre todo, comparándola con otros tipos de tecnologías como las fluorescentes o incandescentes.

Proceso de fabricación

Primero se elabora la base semiconductora circular de unos 15cm de diámetro sobre los que se instalarán el resto de componentes del chip. Su fabricación en carburo de silicio o zafiro y el resto de los componentes instalados sobre ella determinará las características lumínicas y de color del LED.

Al proceso de integración de todos los componentes en la base en diferentes capas (capa N, capa P y punto de unión PN) se le llama epitaxia y se utiliza en la fabricación de cualquier tipo de chips o circuitos integrados. Una vez terminado el proceso epitaxia (ensamblado de componentes en la la base), la base semiconductora es dividida en chips que son los que se montarán en las diferentes luminarias.

Oblea de chips led listos para recortar y ser montados
Oblea de chips led listos para recortar y ser montados

Una conectados a través de la corriente eléctrica se testean conectándolos a la corriente eléctrica para y se comprueban todas sus capacidades lumínicas.

Testeo del chip conectándolo a la corriente eléctrica
Testeo del chip conectándolo a la corriente eléctrica

Nuevos materiales, nuevas posibilidades

En los últimos meses se está usando para la fabricación de los chips, silicio como sustrato para abaratar el coste (casi un 80% menos) y rentabilizar la inversión de las luminarias. El principal problema de su uso es la dificultad de integrar el nitruro de galio sobre el silicio, ya que reacciona de forma muy diferente ante un cambio de temperatura, lo que puede llegar a generar grietas en la base.

Otras investigaciones se centran en el uso directamente de nitruro de galio como sustrato base, reduciendo la diferencia estructural entre las diferentes capas. Su uso incrementaría el coste de fabricación pero multiplicaría por 10 la luz generada (lúmenes por vatio consumido), lo que compensaría el coste.

Es conveniente que antes de comprar una luminaria LED sepamos el fabricante del chip que tiene instalada la luminaria, ya que de él dependerá en gran medida la calidad y duración. Ledbox instala en sus luminarias Chips de alta calidad que ofrecen un rendimiento excelente de los fabricantes más prestigiosos del mundo: CREELG, OSRAM, Phillips, Samsung, Sharp, Epistar, BridgeLux

Montaje básico de una lámpara LED

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1 Comentario

  1. Buen post. No encuentro casi información sobre este tema. Se me hace corto y me quedo con lagunas de pero en general bien

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