jueves, marzo 30, 2006

LED

LEDucación: Información Sobre Leds, historia y tecnologías

Introducción

Casi todos estamos familiarizados con los leds, los conocemos de verlos en el frente de muchos equipos de uso cotidianos, como radios, televisores, teléfonos celulares y display de relojes digitales, sin embargo la falta de una amplia gama de colores y una baja potencia lumínica han limitado su uso considerablemente. No obstante eso esta cambiando gradualmente con la introducción de nuevos materiales que han permitido crear leds de prácticamente todo el espectro visible de colores y ofreciendo al mismo tiempo una eficiencia lumínica que supera a la de las lámparas incandescentes. Estos brillantes, eficientes y coloridos nuevos leds están expandiendo su dominio a un amplio rango de aplicaciones de iluminación desplazando a su anterior campo de dominio que era el de la mera indicación. Si consideramos su particularidad de bajo consumo energético y su prácticamente imbatible ventaja para su uso en señalamiento exterior (carteles de mensaje variables y señales de transito) tendremos que el futuro de estos pequeños dispositivos semiconductores es realmente muy promisorio tal como lo indican los números actuales de crecimiento de mercado a nivel mundial.
Cómo funcionan los leds?
Para responder esta respuesta correctamente tendremos que empezar diciendo que el led es un diodo que emite luz (Light emitting Diode) y que un diodo es un semiconductor y que los semiconductores están hechos fundamentalmente de silicio. Como veremos mas adelante los led están hechos de una gran gama de elementos de la tabla periódica, pero nos ocuparemos ahora de explicar el funcionamiento del diodo a través del comportamiento del Silicio, ya que este es el material fundamental y mas popular de la electrónica moderna.
El silicio es un elemento muy común en la naturaleza, tal es así que se encuentra en la arena de las playas y en los cristales de cuarzo. Si miramos donde se encuentra el Silicio (SI) en la tabla periódica de los elementos lo encontraremos con el numero atómico 14 y sus vecinos inmediatos son el Galio (Ga), Aluminio (Al), Boro (B), Carbono (C), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Arsénico (As) y Germanio (Ge). Recuerden estos elementos porque forman parte de los distintos tipos de tecnologías de leds y son los que determinaran el color de emisión.
El carbono, el silicio y el galio poseen una propiedad única en su estructura electrónica, cada uno posee 4 electrones en su orbita externa lo que les permite combinar o compartir estos electrones con 4 átomos vecinos, formando así una malla cuadricular o estructura cristalina, de esta forma no quedan electrones libres como en el caso de los conductores que poseen electrones libres en su ultima orbita que pueden moverse a través de los átomos formando así una corriente eléctrica.
Por lo dicho, el silicio en su forma pura es básicamente un aislante. Podemos hacerlo conductor al mezclarlo con pequeñas cantidades de otros elementos, a este proceso se lo denomina “dopaje”. Hay dos tipos de dopaje:
Dopaje N: En este caso el silicio se dopa con Fósforo o Arsénico en pequeñas cantidades. El Fósforo y el Arsénico tienen 5 electrones en su orbita externa que terminan sobrando cuando se combina en una red de átomos de silicio. Este quinto electrón se encuentra libre para moverse, lo que permite que una corriente eléctrica fluya a través del Silicio. Se necesita solo una pequeña cantidad de dopaje o impurezas para lograr esta corriente, por ejemplo al agregar un átomo de impurezas por cada 108 (1000 millones) átomos de Silicio se incrementa la conductividad en un factor de 10. Los electrones tienen una carga negativa, por eso se llama dopaje tipo N.
Dopaje P: En este caso el silicio se dopa con Boro o Galio en pequeñas cantidades. El Boro y el Galio tienen 3 electrones en su orbita externa por lo que termina faltando un electrón cuando se combina en una red de átomos de Silicio. Este electrón faltante ocasiona que se formen huecos en la red. Estos huecos permiten que se circule una corriente a través del Silicio ya que ellos aceptan de muy buena gana ser “tapados” por un electrón de un átomo vecino, claro que esto provoca que se forme un hueco en el átomo que desprendió dicho electrón, este proceso se repite por lo que se forma una corriente de huecos a través de la red. Es de notar que en todos los caso lo único que se mueve fuera del átomo son los electrones, pero en este caso dicho movimiento provoca un efecto similar o equivalente al movimiento de huecos. Se necesita solo una pequeña cantidad de dopaje o impurezas para lograr esta corriente. Los agujeros tienen una carga positiva, por eso se llama dopaje tipo P
Tanto el Silicio dopado N como el Silicio dopado P tienen propiedades conductoras pero a decir de verdad no son muy buenos conductores de ahí el nombre de semiconductor.
Por separado ambos semiconductores no dicen mucho, pero cuando se juntan producen efectos interesantes, especialmente entre la juntura de ambos.
Veremos que sucede cuando se combina ambos materiales
Creando el diodo
Cuando unimos Silicio N y Silicio P, tenemos una juntura semiconductora P-N este es el dispositivo semiconductor mas simple y es conocido con el nombre de diodo y es la base de toda la electrónica moderna.
El diodo permite la circulación de corriente en un sentido pero no en el sentido contrario tal como sucede en los molinetes de subte con las personas.
Cuando conectamos el diodo a una batería con el terminal P al borne negativo y el terminal N al borne positivo (lo conectamos en inversa) tenemos que en el primer caso los huecos son atraídos por los electrones que provienen del terminal negativo de la batería y ese es el fin de la historia. Lo mismo sucede del lado N, los electrones libres son atraídos hacia el terminal positivo.
Por lo tanto no circula corriente por la juntura ya que electrones y agujeros se movieron en sentido contrario (hacia los terminales del diodo)
Si damos vuelta el diodo (lo conectamos en directa), tenemos que los electrones libres del terminal N se repelerán con los electrones libres del terminal negativo de la batería por lo que los primeros se dirigirán a la zona de juntura. En el terminal positivo tenemos que los huecos del terminal P se repelerán con los huecos del terminal positivo de la batería por lo tanto los huecos del semiconductor se dirigirán a la juntura.
En la juntura los electrones y los huecos se recombinan formando así una corriente que fluirá en forma permanente.
Un diodo real cuando se conecta en reversa tiene una pequeña corriente de perdida del orden de los 10 microamperes que se mantiene aproximadamente constante mientras la tensión de la batería no supere un determinado nivel, luego del cual la corriente crece abruptamente, esta zona se llama zona de ruptura o avalancha. Generalmente esta zona queda fuera de las condiciones normales de funcionamiento. Hay que mencionar que dicha corriente inversa es casi linealmente dependiente de la temperatura.
Cuando el diodo se conecta en directa veremos que sobre sus extremos se produce una caída de tensión del orden de los 0.6 volts para los diodos de silicio normales. Esta caída de tensión es un reflejo de la energía necesaria para que los electrones salten la juntura y es característica de cada material. Este valor es conocido como potencial de salto de banda (band gap)
Tenemos entonces que para sacar un electrón de su orbita necesitamos energía y que esta se pierde en el transcurso de su recorrido dentro del diodo, esta energía se transforma en radiación, básicamente calor u ondas infrarrojas en un diodo normal.
De diodos a Leds
Como dijimos, si la energía que se necesita es pequeña, se tendrá que dicha energía se emitirá en ondas infrarrojas de relativamente baja frecuencia, si el material necesitara mas energía para que se produzca el paso de la corriente, las ondas que emitirá el diodo tendrían mas energía y se pasaría de emitir luz infrarroja a roja, naranja, amarilla, verde, azul, violeta y ultravioleta.
O sea el diodo emitiría luz monocromática en el espectro visible y más allá. Ya tenemos el led!!!
Por supuesto a más alta frecuencia mayor será la caída de tensión por lo que pasaremos de 0.6v de caída para un diodo normal a 1,3 v para un led infrarrojo, 1,8 v. para un led rojo, 2,5 v. para uno verde, y 4,3v. para un led azul y más de 5v. para un led ultravioleta.
Estas distintas longitudes de ondas se forman combinando distintas proporciones de materiales, los mismos que se enumeraron al inicio.
Encapsulado de los leds
Existen numerosos encapsulados disponibles para los leds y su cantidad se incrementa de año en año a medida que las aplicaciones de los leds se hacen mas especificas.Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la figura 1.1 la cual representa tal vez el encapsulado mas popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. de diámetro.
Fig 1.1 Partes constitutivas de un LED
Como vemos el led viene provisto de los dos terminales correspondientes que tienen aproximadamente 2 a 2,5 cm de largo y sección generalmente de forma cuadrada. En el esquema podemos observar que la parte interna del terminal del cátodo es más grande que el ánodo, esto es porque el cátodo esta encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo tanto será este terminal el encargado de disipar el calor generado hacia el exterior ya que el terminal del ánodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el cual prácticamente no conduce calor. Es de notar que esto no es así en todos los leds, solo en los últimos modelos de alto brillo y en los primeros modelos de brillo estándar, ya que en los primeros led de alto brillo es al revés. Por eso no es buena política a la hora de tener que identificar el cátodo, hacerlo observando cual es el de mayor superficie. Para eso existen dos formas más convenientes, la primera y más segura es ver cual es el terminal mas corto, ese es siempre el cátodo no importa que tecnología sea el led. La otra es observar la marca plana que también indica el cátodo, dicha marca plana es una muesca o rebaje en un reborde que tiene los leds. Otra ves este no es un método que siempre funciona ya que algunos fabricantes no incluyen esta muesca y algunos modelos de leds pensados para aplicaciones de cluster donde se necesitan que los leds estén muy pegados, directamente no incluye este reborde.El terminal que sostiene el sustrato cumple otra misión muy importante, la de reflector, ya que posee una forma parabólica o su aproximación semicircular, este es un punto muy critico en la fabricación y concepción del led ya que un mal enfoque puede ocasionar una perdida considerable de energía o una proyección despareja.Un led bien enfocado debe proyectar un brillo parejo cuando se proyecta sobre una superficie plana. Un led con enfoque defectuoso se puede identificar porque proyecta formas que son copia del sustrato y a veces se puede observar un aro mas brillante en el exterior de circulo, síntoma seguro de que la posición del sustrato se encuentra debajo del centro focal del espejo terminal.Dentro de las características ópticas del led aparte de su luminosidad esta la del ángulo de visión, se define generalmente el ángulo de visión como el desplazamiento angular desde la perpendicular donde la potencia de emisión disminuye a la mitad. Según la aplicación que se le dará al led se necesitara distintos ángulos de visión así son típicos leds con 4,6,8,16,24,30,45,60 y hasta 90 grados de visión. Generalmente el ángulo de visión esta determinado por el radio de curvatura del reflector del led y principalmente por el radio de curvatura del encapsulado. Por supuesto mientras mas chico sea el ángulo y a igual sustrato semiconductor se tendrá un mayor potencia de emisión y viceversaOtro componente del led que no es muestra en la figura pero que es común encontrarlo en los led de 5mm son los stand-off o separadores, son topes que tienen los terminales y sirven para separar los leds de la plaqueta en aplicaciones que así lo requieren, generalmente si se va colocar varios leds en una plaqueta conveniente que no tenga stand - off ya que de esta forma el encapsulado del led puede apoyarse sobre la plaqueta lo que le dará la posición correcta, esto es especialmente importante en leds con ángulo de visión reducido.
Por ultimo tenemos el encapsulado epoxi que es el encargado de proteger al semiconductor de las inclemencias ambientales y como dijimos ayuda a formar el haz de emisión.Existen básicamente 4 tipos de encapsulado si lo catalogamos por su color.
Transparente o clear water (agua transparente): Es el utilizado en leds de alta potencia de emisión, ya que el propósito de estos leds es fundamentalmente iluminar, es importante que estos encapsulados no absorban de ninguna manera la luz emitida.
Coloreados o tinted: Similar al anterior pero coloreado con el color de emisión de sustrato similar al vidrio de algunas botellas, se usa principalmente en leds de mediana potencia y/o donde sea necesario identificar el color del led aun apagado.
Difuso o difused: Estos leds tiene un aspecto mas opacos que el anterior y están coloreados con el color de emisión, poseen pequeñas partículas en suspensión de tamaño microscópicos que son las encargadas de desviar la luz, este tipo de encapsulado le quita mucho brillo al led pero le agrega mucho ángulo de visión ya que los múltiples rebotes de la luz dentro del encapsulo le otorgan un brillo muy parejo sobre casi todos los ángulos prácticos de visión.
Lechosos o Milky: Este tipo de encapsulado es un tipo difuso pero sin colorear, estos encapsulado son muy utilizados en leds bicolores o multicolores. El led bicolor es en realidad un led doble con un cátodo común y dos ánodos ( 3 terminales) o dos led colocados en contraposición (2 terminales). Generalmente el primer caso con leds rojo y verde es el mas común aunque existen otras combinaciones incluso con mas colores.
Es muy importante hacer notar que en todos los casos el sustrato del led es el que determina el color de emisión y no el encapsulado. Un encapsulado con frecuencia de paso distinta a la frecuencia de emisión del sustrato solo lograría filtrar la luz del led, bajando así su brillo aparente al igual que todo objeto colocado delante de él.
Evolución de los leds
El primer led comercialmente utilizable fue desarrollado en el año 1962, combinando Galio, Arsénico y Fósforo (GaAsP) con lo cual se consiguió un led rojo con una frecuencia de emisión de unos 650 nm con una intensidad relativamente baja, aproximadamente 10mcd @20mA,(mcd = milicandela, posteriormente explicaremos las unidades fotométricas y radiométricas utilizadas para determinar la intensidad lumínica de los leds ). El siguiente desarrollo se basó en el uso del Galio en combinación con el Fósforo (GaP) con lo cual se consiguió una frecuencia de emisión del orden de los 700nm. A pesar de que se conseguía una eficiencia de conversión electrón- fotón o corriente-luz mas elevada que con el GaAsP, esta se producía a relativamente baja corrientes, un incremento en la corriente no generaba un aumento lineal en la luz emitida, sumado a esto se tenia que la frecuencia de emisión estaba muy cerca del infrarrojo una zona en la cual el ojo no es muy sensible por lo que el led parecía tener bajo brillo a pesar de su superior desempeño de conversión.
Los siguientes desarrollos, ya entrada la década del 70, introdujeron nuevos colores al espectro. Distinta proporción de materiales produjo distintos colores. Así se consiguieron colores verde y rojo utilizando GaP y ámbar, naranja y rojo de 630nm (el cual es muy visible) utilizando GaAsP. También se desarrollaron leds infrarrojos, los cuales se hicieron rápidamente populares en los controles remotos de los televisores y otros artefactos del hogar.
En la década del 80 un nuevo material entró en escena el GaAlAs Galio, Aluminio y Arsénico. Con la introducción de este material el mercado de los leds empezó a despegar ya que proveía una mayor performance sobre los leds desarrollados previamente. Su brillo era aproximadamente 10 veces superior y además se podía utilizar a elevadas corrientes lo que permitía utilizarlas en circuitos multiplexados con lo que se los podía utilizar en display y letreros de mensaje variable. Sin embargo este material se caracteriza por tener un par de limitaciones, la primera y más evidente es que se conseguían solamente frecuencias del orden de los 660nm (rojo) y segundo que se degradan mas rápidamente en el tiempo que los otros materiales, efecto que se hace más notorio ante elevadas temperaturas y humedades. Hay que hacer notar que la calidad del encapsulado es un factor fundamental en la ecuación temporal. Los primeros desarrollos de resinas epoxi para el encapsulado poseían una no muy buena impermeabilidad ante la humedad, además los primeros leds se fabricaban manualmente, el posicionamiento del sustrato y vertido de la resina era realizado por operarios y no por maquinas automáticas como hoy en día, por lo que la calidad del led era bastante variable y la vida útil mucho menor que la esperada. Hoy en día esos problemas fueron superados y cada vez son mas las fabricas que certifican la norma ISO 9000 de calidad de proceso. Además últimamente es más común que las resinas posean inhibidores de rayos UVA y UVB, especialmente en aquellos leds destinado al uso en el exterior.
En los 90 se apareció en el mercado tal vez el más éxitoso material para producir leds hasta la fecha el AlInGaP Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Las principales virtudes de este tetar compuesto son que se puede conseguir una gama de colores desde el rojo al amarillo cambiando la proporción de los materiales que lo componen y segundo, su vida útil es sensiblemente mayor, a la de sus predecesores, mientras que los primeros leds tenia una vida promedio efectiva de 40.000 horas los leds de AlInGaP podían mas de 100.000 horas aun en ambientes de elevada temperatura y humedad.
Es de notar que muy difícilmente un led se queme, si puede ocurrir que se ponga en cortocircuito o que se abra como un fusible e incluso que explote si se le hace circular una elevada corriente, pero en condiciones normales de uso un led se degrada o sea que pierde luminosidad a una taza del 5 % anual. Cuando el led ha perdido el 50% de su brillo inicial, se dice que ha llegado al fin de su vida útil y eso es lo que queremos decir cuando hablamos de vida de un led. Un rápido calculo nos da que en una año hay 8760 horas por lo que podemos considerar que un LED de AlInGaP tiene una vida útil de mas de 10 años.Como dijimos uno de factores fundamentales que atentan contra este numero es la temperatura, tanto la temperatura ambiente como la interna generada en el chip, por lo tanto luego nos referiremos a técnicas de diseño de circuito impreso para bajar la temperatura.
Explicaremos un detalle de mucha importancia respecto a los leds y su construcción. Cuando se fabrica el led, se lo hace depositando por capas a modo de vapores, los distintos materiales que componen el led, estos materiales se depositan sobre una base o sustrato que influye en la dispersión de la luz. Los primeros leds de AlInGaP se depositaban sobre sustratos de GaAs el cual absorbe la luz innecesariamente. Un adelanto en este campo fue reemplazar en un segundo paso el sustrato de GaAs por uno de GaP el cual es transparente, ayudando de esta forma a que mas luz sea emitida fuera del encapsulado. Por lo tanto este nuevo proceso dio origen al TS AlInGaP (Tranparent Substrate ) y los AlInGaP originales pasaron a denominarse AS AlInGaP (Absorbent Susbtrate). Luego este mismo proceso se utilizo para los led de GaAlAs dando origen al TS GaAlAs y al As GaAlAs. En ambos casos la Eficiencia luminosa se incrementaba típicamente en un factor de 2 pudiendo llegar en algunos casos a incrementarse en un factor de 10. Como efecto secundario de reemplazar el As por el TS se nota un pequeño viro al rojo en la frecuencia de emisión, generalmente menor a los 10nm.
A final de los 90 se cerro el circulo sobre los colores del arco iris, cuando gracias a las tareas de investigación del Shuji Nakamura, investigador de Nichia, una pequeña empresa fabricante de leds de origen japonés, se llego al desarrollo del led azul, este led siempre había sido difícil de conseguir debido a su elevada energía de funcionamiento y relativamente baja sensibilidad del ojo a esa frecuencia (del orden de los 460 nm) Hoy en día coexisten varias técnicas diferentes para producir luz azul, una basada en el SiC Silicio – Carbono otra basada en el GaN Galio – Nitrógeno, otra basada en InGaN Indio-Galio-Nitrógeno sobre substrato de Zafiro y otra GaN sobre sustrato SiC. El compuesto GaN, inventado por Nakamura, es actualmente el mas utilizado. Otras técnicas como la de ZnSe Zinc – Selenio ha sido dejadas de lado y al parecer el SiC seguirá el mismo camino debido a su bajo rendimiento de conversión y elevada degradación con la temperatura.
Dado que el azul es un color primario, junto con el verde y el rojo, tenemos hoy en día la posibilidad de formar el blanco con la combinación de los tres y toda la gama de colores del espectro, esto permite que los display gigantes y carteles de mensajes variables full color se hagan cada día más habituales en nuestra vida cotidiana.
Es también posibles lograr otros colores con el mismo material GaN, como por ejemplo el verde azulado o turquesa, de una frecuencia del orden de los 505 nm. Este color es importante ya que es el utilizado para los semáforos y entra dentro de la norma IRAM 2442 Argentina y VTCSH parte 2 americana y otras. Su tono azulado lo hace visible para las personas daltónicas. El daltonismo es una enfermedad congénita que hace a quien lo padece ser parcialmente ciego a determinadas frecuencias de color, generalmente dentro de ellas esta la correspondiente al verde puro que tiene una frecuencia del orden de los 525 nm.
Otros colores también son posibles de conseguir como por ejemplo el púrpura, violeta o ultravioleta. Este ultimo es muy importante para la creación de una forma más eficiente de producir luz blanca que la mera combinación de los colores primarios, ya que añadiendo fósforo blanco dentro del encapsulado, este absorbe la radiación ultravioleta y emite frecuencia dentro de todo el espectro visible, logrando luz blanca en un proceso similar al que se produce en el interior de los tubos fluorescentes. A veces el fósforo posee una leve tonalidad amarillenta para contrarrestar el tono azulado de la luz del semiconductor.
Luego de tantos materiales y frecuencias de ondas seria bueno resumir todo esto en una forma mas clara, es por ello en la tabla 1.1 se detallan los distintos frecuencias de emisión típica de los leds comercialmente disponibles y sus materiales correspondientes. Los datos técnicos fueron obtenidos de distintos fabricantes. Es de notar que la resolución del ojo es del orden de los 3 a 5 nm según el color de que se trate.

Frecuencia
Color
Material
940
Infrarrojo
GaAs
890
Infrarrojo
GaAlAs
700
Rojo profundo
GaP
660
Rojo profundo
GaAlAs
640
Rojo
AlInGaP
630
Rojo
GaAsP/GaP
626
Rojo
AlInGaP
615
Rojo – Naranja
AlInGaP
610
Naranja
GaAsP/GaP
590
Amarillo
GaAsP/GaP
590
Amarillo
AlInGaP
565
Verde
GaP
555
Verde
GaP
525
Verde
InGaN
525
Verde
GaN
505
Verde turquesa
InGaN/Zafiro
498
Verde turquesa
InGaN/Zafiro
480
Azul
SiC
450
Azul
InGaN/Zafiro
430
Azul
GaN
425
Azul
InGaN/Zafiro
370
Ultravioleta
GaN

Tabla 1.1 Materiales y frecuencias de emisión típicas de un LED
Para tener una idea aproximada de la relación entre la frecuencia expresada en nanómetros y su correspondencia con un color determinado es que a continuación se presenta un grafico simplificado del triangulo de Maxwell o Diagrama de Cromaticidad CIE (Fig.1.2). Cada color se puede expresar por sus coordenadas X e Y. Lo colores puros o saturados se encuentran en el exterior del triangulo y a medida que nos acercamos a su centro el color tiende al blanco. El centro de la zona blanca es el blanco puro y suele expresarse por medio de la temperatura de color, en grados Kelvin, de un cuerpo negro. Simplificando podemos decir que un cuerpo negro al calentarse empieza a emitir ondas infrarrojas, al subir la temperatura empieza a tomar un color rojizo, esto es en los 770 nm, al seguir elevándose la temperatura, el color se torna anaranjado, amarillento y finalmente blanco, describiendo una parábola desde el extremo inferior derecho hacia el centro del triangulo. Por lo tanto cada color por donde pasa dicha parabola puede ser representado por una temperatura equivalente. El centro del triangulo (blanco puro) se corresponde con una temperatura de 6500 K. El tono de los leds blanco viene expresado precisamente en grados kelvin. Una temperatura superior significa un color de emisión blanco – azulado. .
Fig1.2 Diagrama de cromaticidad
Conclusiónes
En resumen, luego de todo lo explicado, podemos concluir que hoy en día es posible conseguir leds en todo el espectro visible y más allá. Con una elevada vida útil, elevado brillo, alta eficiencia lumínica y estándares de calidad de acuerdo a exigentes normas de nivel mundial. Su bajo consumo comparado con otras fuentes de luz incluso inferior a las lamparas de bajo consumo y tubos fluorescentes, lo posiciona dentro del grupo de los productos ambientalmente amigables y ecológicos. Sumado a todo esto nos encontramos con que su precio y disponibilidad en el mercado lo hacen cada vez más asequible al publico en general e indicado para cada ves mas aplicaciones de uso cotidiano en el mundo del siglo XXI.
Módulos Inteligentes Multicolor
Cambian de color por medio de un microcontroladorProgramas y efectos a medidaFuncionan Stand-Alone, por protocolo DMX512, o maestro/esclavoFuncionan con baja tensión, 220 Volts, transformador o bateríasVida útil de mas de 10 años!!Sistemas Autónomos con baterías de Li-Ion recargablesDiseños con leds de hasta 5 Watts



Las aplicaciones de estos módulos multicolor van desde la simple decoración de estanterías, botellas, obras de artes, etc hasta la iluminación de paredes tipo washwall tanto interior como exterior Estos módulos son solo algunos de ejemplos de lámparas multicolor que fabricamos, generalmente están provistas de un microcontrolador programado con los efectos de cambios de color que pueden ser desde un suave degrade de colores, hasta un rápido escalonado, o flasheo multicolor. Los programas se seleccionan pulsando un botón o en forma remota por protocolo de control de escenario DMX512, también las señales de control pueden ser enviadas por la misma línea de alimentación para que no sea necesario pasar ningún cable adicional y simplificando de esta manera la instalaciónLa cantidad de leds puede ser desde solo una hasta cientos por cada color. Los leds pueden ser del tipo circular de 5mm, ovales, tipo P4 o los modelos de 1, 3 y 5 Watts de potenciaPara aplicaciones donde se requiera portabilidad, disponemos de nuestra propia importación de baterías de Li-Ion las cuales son las de mas alta densidad de energía del mercadoOtras opción es alimentarlos directamente desde la línea de alimentación de 220 V sin necesidad de transformador, utilizando una simple y economía fuente electrónica de muy reducidas dimensiones



Módulos Leds
Modernos diseños exclusivosVersiones en color blanco, azul, ámbar, rojo y verde, ultravioleta e infrarrojoNo generan calorVida útil de mas de 50.000 horas !!Muy bajo consumo Funcionan con batería, transformador o 220 Volts
Funcionan como luz de emergenciaDiseños a media
Estos son solo algunos ejemplos de los módulos leds que fabricamos para incorporarlos dentro de artefactos de iluminación, muebles, autos, embarcaciones, etc. Se fabrican para alimentarse en baja tensión o mediante una pequeña fuente electrónica directamente de la red eléctrica.También al incorporarle un modulo cargador con batería de litio-ion (de nuestra importación) funciona como luz de emergencia allways On.Consulte por otros modelos y tamaños Los colores disponibles son rojo, naranja, amarillo, verde, azul, blanco, infrarrojo (cámaras de seguridad) y ultravioleta (detector de de billetes falsos)Los modelos de leds pueden ser de 5mm, 8mm, 10mm, ovales, P4 y de potencia (1, 3 o 5 Watts)
Diversos Colores
Baja tensión
200 leds en 30 cm de diam.
400 Leds azules y 240 Leds blancos
Bajo perfil para muebles - Leds de luz cálida o fría directamente a 220V
Sistemas Lineales Multicolor
También Módulos RGB Circulares
Autónomos Con Leds de Potencia
También luz de emergencia
minimódulo
barra diversos colores
Distintos largos
Apilables
100 leds en 20 cm de diam.
Ovales o cualquier otra forma
Flexible
Flexible
Tipo Halospot en 12 o 220 Volts
Leds de 4 patas (amplio ángulo)
Opticas para camión
Reemplazo tubo fluorescente
Bicolor
Alta densidad
Led para backlight
Reemplazo dicroica Leds ovales
Distintos color y ángulo de iluminación



Iluminadores para Sistemas de Visión Artificial
Leds de muy alto brilloVersiones en color blanco, rojo e infrarrojoGeneran muy poco calorVida útil de mas de 50.000 horas !!Tiempo de disparo de 0,1 a 100 mSFuente de corriente constante para asegurar brillo y vida útilDiseños a medida
vision artificial vision maquina iluminador led iluminadores leds lux lumen brillo potencia linea montaje industria Farmacéutica - Automotriz - Electrónica - Inyección de Moldes - Plásticas- Semiconductores - Packaging - Biomédica - Alimenticia - Bebidas - Consumo Masivo - Autopartes - Imprenta - Seguridad

Ejemplos de módulos leds para distintas aplicaciones
También conocida como visión Maquina, visión Inteligente o su equivalente en ingles Machine Vision o Computer Vision este es un módulo iluminador para sistemas de control de calidad mediante cámaras electrónicas de supervisión en sistemas de producción. El equipo de supervisión esta compuesto del iluminador, la cámara y el software de procesamiento de imágenes Los Sensores de Visión Inteligentes reemplazan las actividades de inspección visual que hoy se realizan en procesos productivos tratando de lograr 100% de calidad del producto terminado. También se utilizan para inspeccionar los procesos que resultan inaccesibles al operador debido a la alta velocidad de la producción, el pequeño tamaño de los elementos a inspeccionar o la alta complejidad del lugar a inspeccionar.El equipo iluminador se alimenta con 24 Volts y está provisto de un regulador de corriente para asegurar un brillo constantey larga vida útil de los leds. El modulo se dispara por medio de una señal de comando TTL en el momento que la cámara toma la imagen del producto a supervisarEl tiempo máximo esta limitado a 100 mS como medida de protecciónEl brillo segun el modelo puede superar los 6600 Lux a 30 cm de distancia El modulo puede tener distintas formas y superficies así mismo los leds pueden ser rojos, blancos o infrarrojosConsulte por otros modelos y tamaños


Exhibidores Leds y Carteles Promociónales Dinámicos
Publicidad dinámica para locales bailables, hipermercados, Punto de venta, etc
Atraen la atención del publico a su logo/marcaMuy bajo consumo Libre de mantenimiento
No generan prácticamente calor Efectos secuenciales programables por microprocesador Efectos audiorritmicos ideal para locales bailablesCosto accesible ideal para venta masiva
Estos son algunos ejemplos de como los leds pueden integrarse a exhibidores y carteles tradicionales, lográndose de esta manera un efecto móvil que atrae la atención del publico y resalta la marca/logo al estar integrado con un efecto novedoso y original


FLECHA DINÁMICA LEDTrabaja en baja tensión y el consumo máximo es de solo 5 Watts la velocidad o el efecto de movimiento puede ser programable y es fácilmente modificable para adaptarlo a distintos modelos de Exibidores.







EXHIBIDOR DE BOTELLAS En este caso el logo central esta retroiluminado por la plaqueta led que se ve en la foto de la derecha, la cual esta comandada por un microcontrolador con un programa de hasta 500 pasos de secuencias de movimientos. Luego la luz de los leds es filtrada por un film difuso para homogeneizar el efecto. Completa el conjunto las varillas de leds que se ven a la derecha. Estas van montadas en la cara interna de la caja externa iluminando las botellas en todas direcciones







AUDIORRITMICO LED
En este caso el logo central esta retroiluminado por la plaqueta led que se ve en la foto derecha (en este caso el modelo azul) El equipo se conecta directamente a 220 volts y el consumo máximo es de 30 Watts. La electrónica esta provista de un micrófono ambiental y un potenciómetro de sensibilidad, el vumetro es de 10 canales y cada canal puede manejar hasta 200 Leds en total







PUBLICIDAD "SUBLIMINAL"
El efecto de percepción residual o subliminal se logra al crear un movimiento relativo entre la persona y la varilla, por ejemplo al moverlo en abanico o al montarlo en un eje giratorio.El equipo esta formado por 40 leds comandados por un microcontrolador al cual se le carga la imagen a mostrar. Con un botón se ajusta la velocidad ideal de barrido y se selecciona distintos mensajes preseleccionados


LED Iluminación Directa
Sistemas de iluminación puntuales o rectangulares que proporcionan una iluminación incidente sobre el objeto ailuminar. Se presentan en diversas medidas, desde iluminadores de 25mm de diámetro hasta sistemas de iluminación de 150 x 150 mm.

Modelo
Fabricante
Dimensiones (mm)
Colores
Características
S 40
NER
40 Ø
Rojo / Blanco / Azul
Continuo o Strobe
AR -50
NER
50 x 50
Rojo / Blanco / Azul / Infrarrojo
Continuo o Strobe
AR - 75
NER
75 x 75
Rojo / Blanco / Azul/ Infrarrojo
Continuo o Strobe
AR – 100
NER
100 x 100
Rojo / Blanco / Azul/ Infrarrojo
Continuo o Strobe
AR – 50-200
NER
50 x 200
Rojo
Continuo o Strobe


Sistemas Iluminación LED PuntualCCS ha desarrollado sistemas de led de alta intensidad encapsulados en forma muy compacta que permiten tener una iluminación puntual de muy alta potencia. Estos sistemas denominados HLV pueden ser conectados a haces de fibra óptica proporcionando las ventajas de la iluminación LED y de la fibra óptica al mismo tiempo.
Los sistemas HLV son también directamente conectables a ópticas que pueden incorporar luz coaxial.
CCS ha diseñado un modelo especial denominado HLV-·M-RGB que incluye tres fuentes de luz puntual regulables en colores Rojo, Verde y Azul, que permite obtener mediante su combinación cualquier tipo de longitud de onda.
Modelo
Fabricante
Dimensiones (mm)
Colores
Alimentación
Características
CCS-LV-27
CCS
Ø27 x 50
Rojo/Blanco/azul/Verde
12V/0.7W
Ø Iluminación 0.8mm
CCS-HLV14
CCS
Ø39 x 50
Rojo/Blanco/azul/Verde
12V/1.0W
Ø Iluminación 0.8mm
CCS-HLV27
CCS
Ø27 x 50
Rojo/Blanco/azul/Verde
12V/1.6W
Ø Iluminación 0.8mm
CCS-HLV27-1220
CCS
Ø27 x 50
Rojo/Blanco/azul/Verde
12V/1.4W
Ø Iluminación 1.2mm
CCS-HLV27-NR
CCS
Ø27 x 50
Rojo/Blanco/azul/Verde
12V/1.4W
Ø Iluminación 1.4mm
CCS-HLV-3M-RGB
CCS
10x27x77
Rojo-Verde-Azul
12V/4.5W
Ø Iluminación 1.4mm






COMPONENTES DE FIBRA ÓPTICA ADOSABLES A HLV


Modelo
Fabricante
Dimensiones (mm)
Tipo
Características
CCS-HFR-25
CCS
Ø16mm
Anillo Fibra óptica
Ø exterior 20mm
CCS-HFS-14-500
CCS
Ø8mm
Bundle
Ø longitud 500mm


DOMO de Leds
Sistema de iluminación en semi cúpula ideal para la obtención de una iluminación difusa y homogénea en aplicaciones con objetos muy reflectantes. Utiliza un reflector semiesférico que proporciona iluminación omnidireccional. Muy útil cuando se requiere luz difusa por un precio muy ajustado.


Modelo
Fabricante
Dimensiones(mm)
Colores
Características
D 150
NER
150
Rojo
Continuo o Strobe


LED BacklightSistemas de retroiluminación para análisis objetos a contraluz. También se utiliza como fuente de luz difusa. Se presenta en diversas medidas e intensidades. Desde 50x50mm hasta 200x200 mm.

Modelo
Fabricante
Dimensiones(mm)
Colores
Características
BL-50
NER
50 x 50
Rojo / Blanco / Azul /Infrarrojo
Continuo o Strobe
BL - 75
NER
75 x 75
Rojo / Blanco / Azul /Infrarrojo
Posibilidad difusor
BL- 100
NER
100 x 100
Rojo / Blanco / Azul /Infrarrojo
Continuo o Strobe
BL –50x200
NER
50 x 200
Rojo
Continuo o Strobe
BL– 100x200
NER
100 x 200
Rojo / Infrarrojo
Continuo o Strobe


LED DarkfieldSistemas de iluminación anular perpendicular al eje de captura de la cámara. Se utilizan en aplicaciones donde se desean resaltar los relieves. Se presentan en diferentes intensidades, longitudes de ondas y medidas.

Modelo
Fabricante
Dimensiones(mm)
Colores
Características
DLA – 75
NER
75
Rojo / Blanco
Strobe
DF - 100
NER
100
Rojo
Continuo o Strobe
DF -150
NER
150
Rojo
Continuo o Strobe
DF –150-3
NER
150
Rojo
3 Líneas de Leds
DF – 200
NER
200
Rojo / Blanco
Continuo o Strobe


LED Chip-On-Board
La última novedad en LED son los Chip On Board, se trata de LED integrados en placa que permiten una mayor concentración en una menor superficie, por tanto pueden proporcionar una mayor potencia lumínica. Se presentan en tres formatos: puntual, circular y lineal, y en diversas longitudes de onda. Los sistema lineales pueden conectarse uno al lado del otro formando una línea recta de luz sin variaciones de intensidad a lo largo de la línea.

Modelo
Fabricante
Dimensiones(mm)
Colores
Características
CAL
StockerYale
30
Rojo / Verde / Azul / Blanco
Iluminador Puntual
CRL-001
StockerYale
51
Rojo / Verde / Azul / Blanco
Anillo
CRL-002
StockerYale
71
Rojo / Verde / Azul / Blanco
Anillo
CRL-003
StockerYale
71
Rojo / Verde / Azul / Blanco
Anillo
CLL-001
StockerYale
98
Rojo / Verde / Azul / Blanco
Línea

COBRA: Sistema de iluminación lineal por LED de muy alta intensidad.Stocker & Yale a ampliado la gama de iluminadores lineales de alta intensidad basados en LED SMD. Los sistemas de iluminación COBRA han sido diseñados para aplicaciones relacionadas con cámaras lineales que necesitan una gran potencia de iluminación. Los sistemas COBRA llegan a producir una iluminación superior a los 220 Klux, pudiendo compararse la potencia de iluminación a los sistemas basados en luces halógenas o de fluorescentes típicas en las aplicaciones con cámaras lineales.
La extremadamente alta iluminación se obtiene gracias a la utilización de los LED chip-on-board patentados por Stocker&Yale, que incorporan una alta eficiencia térmica y lumínica.
Los sistemas COBRA se presentan en tres diferentes longitudes de 125, 250 y 500mm. En cinco longitudes de onda: Infrarrojo, Rojo, Azul, Ultravioleta y Blanco. Así mismo las COBRA pueden ser en formato de luz directa o en formato backlight.

flourescente

Iluminación eléctrica.
Uno de los usos fundamentales de la energía eléctrica es la iluminación. Para transformar la energía eléctrica en energía lumínica se emplean las llamadas lámparas. Se pueden encontrar de diferentes tipos y diseñadas para multitud de aplicaciones. Los factores a tener en cuenta a la hora de decidirse por el tipo de lámpara más adecuada son:
Rendimiento: Relación entre al cantidad de luz emitida y el consumo eléctrico.
Duración: Horas de funcionamiento antes de agotarse.
Tipo de luz: No se requiere la misma calidad y cantidad de luz en un aula de estudio que para iluminar una calle.
Precio: Entre los múltiples modelos y tipos que pueden cubrir nuestras necesidades de iluminación y estética, escogeremos, como es lógico, aquella que resulte más económica.
Los tipos de lámparas más frecuentes son:
1.-Lámparas Incandescentes:
Se usan principalmente para alumbrado interior (casas, oficinas, negocios) debido a su bajo costo, la facilidad de su instalación y a que funcionan en cualquier posición. No obstante su rendimiento es bajo debido a que una gran parte de la energida consumida se transforma en calor.
Su funcionamiento se basa en el hecho de que un conductor atravesado por una corriente eléctrica se calienta hasta alcanzar altas temperaturas, emitiendo radiaciones luminosas. Cuanto mayor es la temperatura mayor es la emisión, por lo que el material se lleva hasta una temperatura cercana a la de fusión.
La más común es la lámpara de filamento, compuesta por tres partes: el bulbo, la base y el filamento. El filamento, que es de hilos de tungsteno arrollados, permitiendo alcanzar los 2100°C. Está colocado dentro de una ampolla en la que se ha hecho el vacío (en la ampolla de este tipo de lámparas no hay aire, ni ningún otro tipo de gas). Este tipo de lámparas se especifican por la potencia eléctrica que consumen (potencia nominal) y la cantidad de luz que producen, teniendo una vida útil de alrededor de 1000 horas.





2.-Lámparas Fluorescentes:
Se componen de un tubo de vidrio que contiene una pequeña cantidad de mercurio y de gas argón. Al circular la corriente eléctrica por dos electrodos situados a ambos lados del tubo, se produce una descarga eléctrica entre ellos, que al pasar a través del vapor de mercurio produce radiación ultravioleta. Esta radiación excita una sustancia fluorescente con la que se recubre la parte interior del tubo, transformado la radiación ultravioleta en radiación visible, que en función de la sustancia fluorescente utilizada puede tener distintos tonos y colores.
Tienen un mayor rendimiento que las lámparas incandescentes, pero son más caras y requieren un equipo complementario. Este equipo complementario se encarga de limitar la corriente y desencadenar el proceso de generarión del arco eléctrico entre los dos electrodos que da lugar a la radiación visible. Para limitar la corriente se debe colocar en serie un dispositivo que limite la corriente máxima que lo atraviesa. Para ello, se usa una impedancia inductiva (bobina) denominada balasto o reactancia. Esta bobina produce un desfase negativo de la corriente, por lo que se suele colocar un condensador en paralelo con la línea para mejorar el factor de potencia del conjunto.

Reactancia electromagnética para fluorescencia
Además, y debido a que en un primer momento los electrodos están fríos, se recurre a un dispositivo para iniciar la descarga denominado arrancador o cebador. Consiste en una cápsula dentro de la cual hay dos electrodos y que permite, junto con el balasto, generar la alta tensión necesaria para el encendido de la lámpara.


Cebador Philips S-10 para tubos fluorescentes 220 Voltios y de entre 4 y 65 Watios.
La vida útil de estas lámparas es del orden de las 7500 horas, dependiendo fundamentalmente del número de veces que se enciende y apaga. A mayor numero de ciclos de arranque, menor vida útil. Por lo tanto, no debe utilizarse para servicios intermitentes.
El diseño de una instalación de iluminación con lámparas fluorescentes requiere de conocer ciertas características de los distintos tipos disponibles, como el denominado "efecto estroboscopio". El mismo consiste en un parpadeo que hace molesta la observación de piezas móviles iluminadas con luz fluorescente y es debido a la sinuosidad de la corriente alterna. En las lámparas incandescentes este efecto no se nota debido a la inercia térmica de los filamentos pero en la fluorescentes no existe esa inercia. Para objetos fijos el ojo humano no alcanza a percibir el parpadeo, pero si iluminan un objeto en movimiento se produce una descomposición de la visión aparente. En el extremo, si la velocidad del objeto estuviera sincronizada con la variación lumínica el objeto parecería detenido. Para corregirlo se utiliza la conexión "TWO-LAMP", que consiste en colocar dos lámparas juntas con reactancias de distinto valor para desfasar la corriente. Si la red fuese trifásica se conectan 3 lámparas una a cada fase de la red.

Los fabricantes de tubos fluorescentes suelen contar con distintas alternativas de tonos de luz de acuerdo a la zona que se debe iluminar. Los tonos más utilizados por los fabricantes son:
Blanco Frío (cool white): Para iluminar zonas de trabajos manuales.
Blanco de flujo: Usos similares al anterior, pero al contener más rojo se enfatizan los tonos de la piel y se favorece la apariencia de las personas. También se utilizan para mejorar la presentación de vegetales verdes, carnes, etc.
Blanco cálido: Para ambientes con iluminación general más agradable.
Blanco: Para aplicaciones generales de iluminación en oficinas, escuelas, almacenes y casas donde la atmósfera de trabajo no es crítica. Enfatizan los colores amarillos, verdes y naranjas; sin embargo son usadas muy raramente.
Luz día: Para iluminar actividades que requieran gran precisión en el manejo de los colores.
El tipo de blanco a utilizar depende de los efectos deseados. Las versiones "de lujo" emplean una segunda capa de fósforo, lo que permite colores más naturales, pero a costa de una menor eficiencia. También existen lámparas fluorescentes de colores especiales (verdes, rojos, etc) que se emplean para espectáculos, avisos, etc.

fibra óptica

CONCEPTOS BÁSICO PARA LA UTILIZACION DE UNA FIBRA OPTICA.

Historia

La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema
de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de pedidos de este material.

Antes, en 1959, como o derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura.

Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales
adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados
en la fuente denominada láser.

Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la
producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación.

Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera:
Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la
única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.

COMO PORTADORA DE INFORMACION En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una
de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión de informacion. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmicióny disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia.
Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de protección y no hay problemas debido a los cortos circuitos Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es considerable el ahorro en volumen en relación con los cables de cobre.
Con un cable de seis fibras se puede transportar la señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios, con la desventaja que est último medio ocupa un gran espacio en los ductos y requiere de grandes volúmenes de material, lo que también eleva los costos.

Comparado con el sistema convencional de cables de cobre donde la atenuación de sus señas, (Decremento o reducción de la onda o frecuencia) es de tal magnitud que requieren de repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en el sistema de fibra óptica se pueden instalar tramos de hasta 70 km. Sin que halla necesidad de recurrir a repetidores lo que también hace más económico y de fácil mantenimiento este material.
Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros CONCEPTO DE TRANSMISION En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente
activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo) empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.
En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de
transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED'S (diodos emisores de luz) y lasers.
Los diodos emisores de luz y los diodos lasers son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra
óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización.
Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas.

Definición

Un filamento de vidrio sumamente delgado y flexible (de 2 a 125 micrones) capaz de conducir rayo
ópticos (señales en base a la transmisión de luz). Las fibras ópticas poseen capacidades de
transmisión enormes, del orden de miles de millones de bits por segundo. Se utilizan varias clases
de vidrios y plásticos para su construcción.

Una fibra es un conductor óptico de forma cilíndrica que consta del núcleo (core), un recubrimiento
(clading) que tienen propiedades ópticas diferentes de las del núcleo y la cubierta exterior (jacket)
que absorbe los rayos ópticos y sirve para proteger al conductor del medio ambiente así como
darle resistencia mecánica.

Además, y a diferencia de los pulsos electrónicos, los impulsos luminosos no son afectados por
interferencias causadas por la radiación aleatoria del ambiente.

Cuando las compañías telefónicas reemplacen finalmente los cables de cobre de sus estaciones
centrales e instalaciones domiciliarias con fibras ópticas, estarán disponibles de modo interactivo
una amplia variedad de servicios de información para el consumidor, incluyendo la T.V. de alta definición.

Cada una de las fibras ópticas, puede transportar miles de conversaciones simultáneas de voz digitalizada.

Conceptos Básicos

Los sensores de Fibra Optica están formados por un amplificador que contiene el del emisor
y el receptor, y un cable de fibra óptica que transmite y recibe la luz reflejada por el objeto a
detectar.

Las características y presentaciones dependen mucho del fabricante. Así como en las
Fotocélulas, la evolución tecnológica no se ha hecho muy patente, en los sensores de
Fibra Optica se ha notado una evolución en los últimos años muy importante.


Ventajas De La Fibra Óptica

Capacidad de transmisión: La idea de que la velocidad de transmisión depende principalmente del medio
utilizado, se conservo hasta el advenimiento de las fibras ópticas, ya que ellas pueden transmitir a
velocidades mucho más altas de lo que los emisores y transmisores actuales lo permiten, por lo tanto,
son estos dos elementos los que limitan la velocidad de transmisión.


Mayor capacidad debido al ancho de banda mayor disponible en frecuencias ópticas.
Inmunidad a transmisiones cruzadas entre cables, causadas por inducción magnética.
Inmunidad a interferencia estática debida a las fuentes de ruido.
Resistencia a extremos ambientales. Son menos afectadas por líquidos corrosivos, gases y variaciones
de temperatura.
La seguridad en cuanto a instalación y mantenimiento. Las fibras de vidrio y los plásticos no sonconductores
de electricidad, se pueden usar cerca de líquidos y gases volátiles.


Un excelente medio para sus comunicaciones

En el último kilometro es donde se presenta con mayor frecuencia problemas y daños en las comunicaciones
de los clientes, pensando en esto empresas como la ETB crearon el proyecto de digitalización de la red de
abonado en fibra óptica.

La fibra es el soporte ideal por todas las ventajas que brinda, tales como:

1. Supresión de ruidos en las transmisiones.
2. Red redundante.
3. Conexión directa desde centrales hasta su empresa.
4. Alta confiabilidad y privacidad en sus comunicaciones telefónicas.
5. Posibilidad de daño casi nula.
6.Tiempos de respuesta mínimos en la reparación de daños.
7.Mayor número y rapidez en la solicitud y entrega de nuevos servicios.
8.Gran ancho de banda

También la fibra óptica es una plataforma para la prestación de otros

a ). Transmisión de datos de Alta Velocidad
b ). Enlaces E1 (2Mb/s) para conexión de P.A.B.X.
c ). La posibilidad en el futuro de conexión de nuevos servicios como multimedia o sistemas de
televisión por cable.


Dimensiones y Peso

Una de las características más notoria de la fibra óptica es su tamaño, que en la mayoría de los casos es
de revestimiento 125 micras de diámetro, mientras el núcleo es aun más delgado. La cantidad de información transmitida es enorme, si se compara peso contra cantidad de datos transmitidos se puede observar por ejemplo, una comunicación telefónica que se realiza a través de cables tipo TAB, los cuales tienen un grosor de 8 cm. Transmite 2400 llagadas simultáneas; en comparación las fibras ópticas alcanzan las 30.720 llamadas simultáneas.

Distancia Umbral

Conforme la señal avanza por el medio va perdiendo fuerza hasta llegar al punto en que si desea transmitirse a mayor distancia debe colocarse un repetidor , un dispositivo que le vuelva a dar potencia para seguir avanzando. Un repetidor de fibra es aquel que toma una señal de luz, la convierte a señal eléctrica, la regenera y la coloca en un dispositivo de emisión de luz para que se siga propagando.

Comparadas con el cobre, las fibras ópticas permiten que las distancias entre repetidores sean más grandes.
Por ejemplo, en un enlace para dispositivos RS-232 ( puerto serial ) la distancia máxima entre dos nodos es de 15.2 mts. transmitiendo a un a velocidad de 19200 Bps. , Una línea de fibra óptica puede transmitir a esa velocidad hasta una distancia de 2.5 Km. esto significa que la distancia lograda con la fibra es 164 veces mayor que la de su equivalente el cobre.

Al igual que en la atenuación, la distancia máxima que puede alcanzarse esta muy relacionada con el tipo de fibra. En las versiones sencillas se logran distancias típicas de dos Km entre el transmisor y en receptor, con fibras y equipos mas sofisticado las distancias pueden ir hasta los 2.5km. sin repetidor. Aplicaciones de laboratorio han permitido alcanzar distancias de 111km. a 5 Gbps. sin la necesidad de los repetidores.

Cables Ópticos

Para poder utilizar fibras ópticas en forma practica, estas deben ser protegidas contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afecten su desempeño. Para ello se les proporciona una estructura protectora, formando así, lo que conocemos como cable óptico. Dicha estructura de cables ópticos variará dependiendo de sí el cable será instalado en ductos subterráneos, enterrando directamente, suspendido en postes, sumergido en agua etc.

El propósito básico de la construcción del cable de fibra óptica es el mismo; Mantener estables la transmisión y las propiedades de rigidez mecánica durante el proceso de manufactura, instalación y operación. Las propiedades esenciales en el diseño del cable son la flexibilidad, identificación de fibras, peso, torsión, vibración, límite de tensión, facilidad de pelado, facilidad de cortado, facilidad de alineación del cable y la fibra, resistencia al fuego, atenuación estable, etc. Los parámetros para formar un cable especial son:
Esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y servicio;
determina la fuerza mínima de ruptura de la fibra y la fuerza requerida para el miembro de tensión.

Fuerza lateral dinámica y estática máxima ejercida sobre la fibra, para determinar la configuración del cable y el límite de tolerancia de microcurvaturas.

Flexibilidad

Rango de temperatura y medio ambiente en donde el cable va a operar, paralela elección del tipo de
materiales a utilizar tomando en cuenta su coeficiente de expansión térmica y su cambio de dimensiones en presencia de agua.

Para cumplir estos requerimientos se observan las siguientes recomendaciones:

Evitar cargas o esfuerzos mecánicos sobre las fibras.

Aislar la fibra de los demás componentes del cable.

Mantener las fibras cerca del eje central y proporcionar espacio a las fibras para su mantenimiento.

Escoger los materiales de los elementos del cable con mínimas diferencias en sus coeficientes de expansión térmica.


Parámetros De Una Fibra Óptica

Existen varios parámetros que caracterizan a una fibra óptica. Se habla de parámetros estructurales
y de transmisión establecen las condiciones en las que se pueden realizar la transmisión de información.

Entre los parámetros estructurales se encuentra:

El perfil de índice de refracción.
El diámetro del núcleo.
La apertura numérica.
Longitud de onda de corte.

En cuanto a los parámetros de transmisión se tiene:
Atenuación.
Ancho de banda.


Inmunidad a las Interferencias

El uso de medios transparentes para la propagación de ondas electromagnéticas en forma de luz hace
que la fibra óptica no necesite voltajes ni de corrientes, esto lo convierte en un medio de comunicación
100% inmune a todo tipo de interferencias electromagnéticas a su alrededor y, por lo tanto, es un medio
de comunicación altamente confiable y seguro.

Este es uno de los principales factores que motivaron su uso militar ya que para poder obtener información de ella hay que provocarle un daño, daño que podría detectarse fácilmente con equipo especializado.
Esto no sucede con el cobre basta con dejar el cobre al descubierto.

El hecho de no necesitar corrientes ni voltaje hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a través de medios explosivos.

Microcurvatura.

Fuerzas laterales localizadas a lo largo de la fibra dan origen a lo que se conoce como microcurvaturas.
El fenómeno puede ser provocado por esfuerzos durante la manufactura e instalación y también por
variaciones dimensionales de los materiales del cable debidos a cambios de temperatura. La sensibilidad
a la microcurvaturas es función de la diferencia del índice de refracción, así como también de los diámetros del núcleo y del revestimiento. Es evidente que la microcurvaturas incrementan las perdidas ópticas.

Curvado.

El curvado de una fibra óptica es causado en la manufactura del cable, así como también por dobleces
durante la instalación y variación en los materiales del cable debidos a cambio de temperatura.

Los esfuerzos que provoca la torcedura de las fibras son básicamente una fuerza transversal y un
esfuerzo longitudinal. El esfuerzo longitudinal no provoca torcedura cuando trabaja para alargar la
fibra, no hay cambio en las perdidas ópticas. Sin embargo, cuando trabaja para contraer a la fibra,
este esfuerzo provoca que la fibra forme bucles y se curve, de tal manera que la perdida óptica se
incrementa. Por lo tanto, al evaluar los diseños de los cables se debe poner especial atención:

*La carga transversal trabajando en la fibra durante el cableado, instalación y utilización
*El esfuerzo de contracción que ocurre a bajas temperaturas debido al encogimiento de los elementos
del cable.

Dadas las razones anteriores, el eje de la fibra puede curvarse severamente causando grandes incremente en las perdidas ópticas. Para prevenir esta situación se toma en cuenta las sig. Consideraciones:

*Mantener un radio de curvatura determinada, seleccionando el radio y la longitud del cableado.
*Reducir variaciones técnicas de las fibras protegidas con pequeños coeficientes de expansión térmica
disponiéndolas alrededor de un elemento con buenas propiedades térmicas.


Descripción Física:

Es un medio fino ( 2-125 um ), transporta rayos de luz. El material con el que esta construido puede ser
de plástico, vidrio o silicio. Existen dos tipos: monomodo y multimodo.

Tecnología

El espectro de la frecuencia electromagnética total se extiende de las frecuencias subsónicas a los rayos cósmicos;

El espectro de frecuencia de luz se puede dividir en tres zonas generales:

Infrarroja
Visible
Ultravioleta



Sistemas De Comunicación De Fibra Óptica

Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son: transmisor, receptor y guía de fibra. El transmisor consiste de una interfase analógica o digital, un conversor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico.
El receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, un fotodetector, un conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o digital En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal análoga o digital.
Acoplando impedancias y limitando la amplitud de la señal o en pulsos digitales.

El conversor de voltaje a corriente sirve como interface eléctrica entre los circuitos de entrada y la fuente de luz.
La fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz LED o un diodo de inyección láser ILD, la cantidad de luz
emitida es proporcional a la corriente de excitación, por lo tanto el conversor voltaje a corriente convierte el voltaje de la señal de entrada en una corriente que se usa para dirigir la fuente de luz.
La conexión de fuente a fibra es una interface mecánica cuya función es acoplar la fuente de luz al cable.

La fibra óptica consiste de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una cubierta y una capa protectora. El
dispositivo de acoplamiento del detector de fibra a luz también es un acoplador mecánico.

El detector de luz generalmente es un diodo PIN o un APD (fotodiodo de avalancha). Ambos convierten la energía de luz en corriente. En consecuencia, se requiere un conversor corriente a voltaje que transforme los cambios en la corriente del detector a cambios de voltaje en la señal de salida.

Tipos de Fibras

- Tipos básicos de fibras ópticas:


Multimodales

Multimodales con índice graduado

Monomodales

Fibra multimodal

En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos como se muestra
en la figura



Los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la fibra.
Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir esta limitada.


Fibra multimodal con índice graduado

En este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho de varias capas concéntricas de material óptico con
diferentes índices de refracción. La propagación de los rayos en este coso siguen un patrón similar mostrado en la figura.



En estas fibras él numero de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos
el severo problema de las multimodales.

Fibra monomodal

Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del
efecto de las otras dos pero es mas difícil de construir y manipular. Es también mas costosa pero permite distancias de transmisión mayores.

La fibra óptica ha venido a revolucionar la comunicación de datos ya que tiene las siguientes ventajas:

Gran ancho de banda (alrededor de 14Hz)

Muy pequeña y ligera

Muy baja atenuación

Inmunidad al ruido electromagnético


Para transmitir señales por fibra óptica se utiliza modulación de amplitud sobre in rayo óptico, la ausencia
de señal indica un cero y la presencia un uno.

La transmisión de fibra óptica es unidireccional. Actualmente se utilizan velocidades de transmisión de 50, 100 y 200 Mbps, pero experimentalmente se han transmitido hasta Gbps sobree una distancia de 110 Km.

Construcción.

Núcleo, cubierta, tubo protector, búferes, miembros de fuerza, y una o más capas protectoras.


1.- Tubo suelto: Cada fibra está envuelta en un tubo protector.

2.- Fibra óptica restringida: Rodeando al cable hay un búfer primario y otro secundario que proporcionan
protección de las influencias mecánicas externas que ocasionarían rompimiento oatenuación excesiva.
3.- Hilos múltiples: Para aumentar la tensión, hay un miembro central de acero y una envoltura con cinta de Mylar.
4.- Listón: Utilizada en sistemas telefónicos.



En Conclusión.
La fibra óptica ofrece la transmisión de datos a alta velocidad, en tiempo real o no, entre un número de ruteadores y estaciones separadas en distancias considerables. La fibra óptica sirve también como red de conexión entre las estaciones que esten funcionando previamente. La fibra óptica se ha sabido adaptar a las características de entornos en los que resulta muy deseable disponer de ella, pero su elevado costo inicial pareciera prohibir este medio eficaz de comunicación. Esto hace de la fibra óptica una alternativa muy interesante sin embargo la irrupción de las telecomunicaciones han echo que a la fibra óptica se la considere " la hermana pequeña" de las redes de la comunicación.Sin embargo la fibra óptica es también un arma muy eficaz y peligrosa si es utilizada para fines bélicos. Pero aún así la Fibra óptica representa una nueva corriente tecnológica muy eficaz para el desarrollo de las comunicaciones . . .

jueves, marzo 23, 2006

presentación

Este el el blog del grupo de "LLUM" de la asignatura Llenguatges de l'Art E-1