Medición de la irradiancia del LED
Saludos mis estimados amigos de la comunidad científica #stem-espanol
He estado meditando sobre la mejor manera de presentar el proceso de instalación del simulador solar compacto, por las dimensiones de trabajo, incluyendo la limitada densidad de potencia óptica del LED MCWHL6. Decidí preparar varios videos cortos con las explicaciones básicas paso a paso, tratando de resaltar los tips más relevantes en cada procedimiento de calibración del sistema óptico para la determinación de la eficiencia de conversión de los prototipos de celdas solares.
Debemos recordar que el objetivo inicial es determinar la densidad de potencia óptica del LED a diferentes distancias de trabajo, es decir la separación entre el LED como fuente de radiación luminosa y el dispositivo optoelectrónico que se desea estudiar. En general puede tratarse de un fotodiodo, una celda fotovoltaica, un dispositivo de unión p-n o metal-semiconductor.
El diodo emisor de luz (LED) funcionará siempre y cuando conectemos los terminales positivo y negativo a una fuente de voltaje (V) o corriente (I). Si no hay suficiente potencia eléctrica (PE = VI)
no se tiene la energía necesaria para los saltos energéticos entre la banda de valencia y la banda de conducción, tampoco se traspasa la barrera de potencial entre la unión p-n de dispositivo, así que si se tiene un voltaje menor a 2 voltios posiblemente no se encienda el LED, como tampoco brillará si la corriente es < 1 mA.
Este video es clave para observar la variación del brillo del LED cuando cambiamos la corriente del LED, a mayor corriente mayor será la intensidad luminosa. Lo que vemos aquí es una luz fría, proporcional a 6500 K, con un rango espectral que va desde λ = 300 nm hasta λ = 800 nm, lo que engloba las emisiones de los led´s de color rojo y verde.
Metodología
Variación de la corriente:
La fuente de corriente y medidor de voltaje es un KEITHLEY 2612B SYSTEM SourceMeter, decidí variar la corriente en el LED y medir el voltaje asociado que permita el funcionamiento del LED con una irradiancia determinada por el material con que fue fabricado el LED y sus dimensiones específicas. En promedio, el voltaje medido en el LED MCWHL6 se mantuvo constante para cada valor de corriente suministrada al LED:- 100 mA: 2,75 V
- 300 mA: 2,96 V
- 500 mA: 3,15 V
- 800 mA: 3,42 V
Para este artículo sólo voy a reportar la variación del VOLTAJE (V) del LED MCWHL6 con el incremento de la CORRIENTE (mA) en el LED. Este pequeño detalle nos servirá en las futuras mediciones, puesto que cualquier variación del voltaje asociado a una corriente determinada (estable) puede ser indicativo de la degradación del LED, es decir que su tiempo de vida media está llegando a su final.
Aportes de esta publicación.
La instalación del sistema óptico del simulador solar resultó un éxito con el ensamblaje de sus piezas rígidas y partes ópticas-eléctricas, por lo que el siguiente paso fue la puesta en marcha de la calibración de la fuente de iluminación con la variación de la corriente del LED que se manifiesta en los cambios de la intensidad luminosa, ese cambio en el brillo del LED. La primera caracterización del sistema se basó en la determinación del voltaje asociado a esas variaciones de corriente en el LED y los desplazamientos del mismo sobre el banco óptico, desde una separación de 3,5 cm, limitada por la cúpula de vidrio que protege al sensor del piranómetro, hasta los 25,0 cm de distancia donde la irradiancia del LED ya no produce ningún cambio notable.
Bibliografía y lecturas recomendadas:
○ Emitancia luminosa○ Luminancia
○ El flujo luminoso y la intensidad luminosa
○ Masa de Aire (AM)
○ Irradiancia y Radiancia
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