LED_Evolucion_en_Iluminacion

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Explorando en la Óptica 
ACADEMIA MEXICANA DE OPTICA, A.C. 
 
 
 
LED 
Evolución en Iluminación 
 
Iván Moreno Hernández 
imoreno@fisica.uaz.edu.mx 
Unidad Academica de Física, Univ. Autónoma de Zacatecas, Zac., México. 
Web page: http://fisica.uaz.edu.mx/~imoreno/index-english.html 
Publicado: Julio del 2012 
Sección: Explorando en la Óptica, Academia Mexicana de Óptica, A.C. 
 
 
Resumen: Es increíble cómo el diodo emisor de luz (LED), que empezó siendo una tenue 
lucecita en los 60s, ha superado ya a la lámpara incandescente y fluorescente en términos de 
eficiencia. Cada vez nos estamos acercando más a la era del LED, usamos su luz en muchas 
aplicaciones y muchas más están por venir. Es por eso que en esta ocasión, en “Explorando la 
Óptica” comentaremos un poco sobre la evolución del LED en iluminación. 
 
Evolución de la iluminación 
Basta experimentar un apagón de larga duración para que reflexionemos sobre la importancia 
de la luz eléctrica en nuestra vida diaria. En los últimos cien años nos hemos acostumbrado a 
tener siempre luz con el simple uso de un botón, tan así que es impensable su ausencia. 
 
Desde sus orígenes el ser humano ha necesitado fuentes de luz (Fig. 1). La historia de la 
iluminación comienza con el uso del fuego hace unos 20 mil años [1]. Con el tiempo surgieron 
las primeras lámparas de grasa animal. Pero el progreso de la tecnología de iluminación fue 
lento, y no fue hasta el final de la Edad Media que aparecieron las primeras lámparas 
portátiles de aceite. La primera gran evolución de la iluminación se originó con la Revolución 
Industrial. La necesidad de extender las jornadas laborales provocó que se hicieran muchas 
mejoras en las lámparas de aceite. Después se crearon las lámparas de gas. Esta importante 
era de la iluminación termina de forma magistral con el desarrollo de la lámpara eléctrica 
incandescente. 
 
Desde 1802 se había demostrado que un alambre de metal emite luz al pasarle una corriente 
eléctrica. Pero el alambre sólo duraba un pequeño instante. Fue hasta 1879 que Edison 
desarrolló el primer bulbo incandescente que no se quemaba. Sus primeras lámparas duraban 
unas 40 horas, muchísimo comparado con un instante, pero poco comparado con los focos de 
hoy en día de 1000 horas, los cuales usan la tecnología de filamento de tungsteno en espiral 
desarrollada en los 30s. 
mailto:imoreno@fisica.uaz.edu.mx
https://www.researchgate.net/publication/249651705_The_Drive_for_Energy_Efficient_Lighting?el=1_x_8&enrichId=rgreq-15bc2414-c8a8-44e6-a4db-b8807779cf96&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2NTA4NjY3MDtBUzoxMzQ4NDIxODQzNzYzMjBAMTQwOTE2MDI5MDg3Nw==
 
Otra revolución en iluminación, específicamente en eficiencia, comenzó con el desarrollo en 
1936 de la primera lámpara fluorescente. Esta tecnología de iluminación se basa en la 
lámpara de descarga de gas, la cual produce luz cuando una corriente eléctrica pasa a través 
de un gas. Desde 1808 se había demostrado que una corriente eléctrica que fluye entre un par 
de electrodos produce un resplandor. Pero la emisión era principalmente ultravioleta (UV), por 
lo que no era práctico usarla como fuente de iluminación. Fue hasta 1924 que el 
descubrimiento de los fósforos, que convierten a luz visible la radiación UV de una lámpara de 
vapor de mercurio, hizo posible su aplicación en iluminación. Las primeras lámparas 
fluorescentes eran muy costosas, grandes, frágiles y tenían varios problemas técnicos. Esto 
hizo muy lenta su aceptación en el mercado y fue hasta los 80s que empezó con fuerza su 
comercialización con la introducción de las lámparas fluorescentes compactas. Hoy en día, la 
lámpara fluorescente le ha ganado la guerra a la incandescente en muchas aplicaciones. 
 
 
 
 Figura 1. Hay una amplia variedad de fuentes de luz. 
 
La era del LED 
La última revolución en iluminación comenzó en los 90s con el desarrollo de LEDs 
superbrillantes. La luz LED se genera por emisión espontanea de luz (o electroluminiscencia) 
cuando una corriente eléctrica fluye a través de la unión p y n de materiales semiconductores 
dopados (Fig. 2). Esta forma de producción de luz es extremadamente eficiente. Hoy en día se 
tienen eficiencias cuánticas internas cercanas al 100 por ciento. El espectro de emisión de un 
LED depende de la energía de banda prohibida (en inglés bandgap) del material 
semiconductor del cual está hecho. De esta manera, al cambiar la composición del 
semiconductor se puede obtener emisión de luz desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. Por lo 
que casi todos los LEDs azules y verdes están hechos con compuestos de nitruro de aluminio-
galio-indio (AlInGaN), y casi todos los LEDs que emiten luz roja usan compuestos de fosfuro 
de aluminio-galio-indio (AlInGaP). 
 
 
Figura 2. Diodo emisor de luz (LED). Los LEDs de alta potencia tienen una pastilla semiconductora mucho 
más grande, la cual es montada sobre una placa metálica para disipar el calor generado. 
 
Se podría decir que la era del LED comienza en 1962 con Nick Holonyak Jr., quien desarrolló 
el primer LED visible. Esos LEDs emitían una tenue luz roja. Poco después se introdujo al 
mercado (Fig. 3), pero el flujo luminoso era tan pequeño que sólo se usó como luz indicadora. 
Una fuente de luz indicadora no es para iluminar objetos, la luz que emite viaja directamente 
hacia el ojo humano (como la luz de relojes y calculadoras). Durante unos 20 años el LED 
siguió siendo una fuente de baja brillantez, hasta que en los 80s se crearon los primeros LEDs 
rojos de alta brillantez. Esto transformó la tenue lucecita de Holonyak, abriendo nuevas 
aplicaciones para los LEDs, principalmente en luces de semáforos. Pero siguieron siendo 
luces indicadoras. El evento decisivo sucedió en 1993 cuando Shuji Nakamura desarrollo el 
primer LED azul super-luminiscente. Por primera vez se podía generar luz blanca de un LED. 
El LED azul super-luminiscente producía suficiente luz para excitar un recubrimiento de 
fósforos y con ello generar luz blanca. Así nacía una brillante esperanza, así se abría el 
camino a la nueva tecnología de iluminación LED, también conocida como iluminación de 
estado sólido. Poco tiempo después, en 1995 la compañía japonesa Nichia sacó al mercado 
los primeros LEDs blancos. Estos LEDs aun tenían poca eficacia luminosa (~5 lm/W), además 
de un muy bajo índice de reproducción de colores (CRI ~60), entre otras limitaciones. Aun así 
muchos empezaron a vislumbrar el gran potencial de los LEDs, y en 1999 Philips lanzó al 
mercado los primeros LEDs de alta potencia de 1 Watt. Rápidamente los LEDs superaron el 
límite de eficiencia de 17lm/W impuesto por el foco incandescente (Fig. 3). Para el 2002 
Philips introdujo LEDs con eficacias luminosas de hasta 22 lm/W. El año pasado el LED venció 
su último reto, al superar la máxima eficacia luminosa de las lámparas fluorescentes. Lo que, 
junto con sus otras ventajas, coloca al LED al frente de todas las tecnologías en iluminación. 
Todavía quedan retos por vencer, especialmente en costo de adquisición [4]. Según 
tendencias y predicciones, el precio del LED bajará lo suficiente para ingresar fuertemente al 
mercado en el 2015 y se espera que antes del 2020 domine todos los mercados. 
 
 
Perspectivas 
El ser humano cambió la fogata por la antorcha buscando movilidad, pasó de la vela a la 
lámpara de aceite queriendo mayor comodidad, después pasó a la lámpara de gas mejorando 
así la calidad de iluminación (mejor reproducción de los colores y mayor flujo). Muchos años 
después la humanidad dejo las lámparas de combustible por la luz eléctrica incandescente por 
necesidad y comodidad. El siglo pasado, poco a poco se fueron adoptando las lámparas 
halógenas, fluorescentes, de sodio, mercurio y de halogenuros metálicos. Se buscaba bajar 
costos de la electricidad, mayor vida de la lámpara y mayores flujos luminosos. Ahora se 
avecina una nueva revolución, la era del LED [3]. Aunque es una tecnología todavía en 
desarrollo, ya cumple con todas las ventajasde las otras tecnologías de iluminación. Además 
está creando nuevos paradigmas como la iluminación inteligente. Año con año la eficacia 
luminosa del LED aumenta rápidamente, previéndose así que LEDs comerciales alcanzaran 
valores reales entre 180 y 200 lm/W, superando en eficiencia a todas las fuentes de luz 
tradicionales desde un simple 50% hasta un increíble 1500%. También la calidad del color 
eventualmente alcanzará los valores máximos. En unos años los LEDs ofrecerán ventajas 
como sintonización de brillantez sin perdida de eficiencia ni cambios de color, control 
automático de tonalidades, tiempo de vida inigualable, y finalmente un costo que se reducirá a 
niveles por demás atractivos. 
 
 
 
Figura 3. Periodos en la historia de la iluminación eléctrica. La eficiencia de una fuente de luz blanca se 
evalúa mediante la eficacia luminosa (lm/W), que cuantifica el impacto que tiene en el ojo humano 1 Watt 
de energía eléctrica (suministrado a la lámpara). 
 
Referencias 
1. G. Lister, “The drive for energy efficient lidghting,” Optics and Photonics News, Vol. 15, (1), 
pp. 20-25 (2004). 
2.Mako Bessho, Keiichi Shimizu, “Latest trends in LED lighting” Electronics and 
Communications in Japan, Vol. 95, Issue 1, In Press (2012). 
3. R. Haitz, J. Y. Tsao, “Solid-state lighting: Why it will succeed, and why it won’t be overtaken” 
Optik & Photonik, Vol. 6, Issue 2, 26–30, May 2011. 
4. J. Hecht, "Changing the Lights: Are LEDs Ready to Become the Market Standard?," Optics 
and Photonics News, Vol. 23, (3), 44-50 (2012). 
https://www.researchgate.net/publication/258688609_Changing_the_Lights_Are_LEDs_Ready_to_Become_the_Market_Standard?el=1_x_8&enrichId=rgreq-15bc2414-c8a8-44e6-a4db-b8807779cf96&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2NTA4NjY3MDtBUzoxMzQ4NDIxODQzNzYzMjBAMTQwOTE2MDI5MDg3Nw==
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