LED – Diodo Emissor de Luz

Constituição Um led é constituído por uma junção PN de material semicondutor e por dois terminais, o Anodo (A) e o Catodo (K). A cor da luz emitida pelo led depende do material semicondutor que o constitui. Símbolo:

Identificação visual dos terminais

Se comparamos a uma lâmpada de incandescência comum, o LED não tem filamento e o seu funcionamento é muito diferente. Ao ser-lhe aplicada uma tensão geram luz, devido ao movimento dos electrões dentro do material semicondutor. A luz gerada pelo led é originada através do aquecimento destes semicondutores por uma pequena corrente eléctrica que o percorre. Led visto por dentro Pastilha semicondutora Copo reflector Lente de Epoxy (invólucro exterior) Terminais de alimentação Fio de ouro

A luz emitida por um led é praticamente monocromática, sendo possível fabricá-los com luz de diferentes cores, alterando a composição química do material semicondutor. Os leds mais comuns são feitos de ligas de: Gálio (Ga); Arsénio (As); Alumínio (Al); Índio (In); Nitride (N); Fósforo (P).

Os parâmetros principais a considerar num led são essencialmente: Cor; Tensão directa (VF) e Tensão inversa (VR) [V DC]; Corrente directa (IF) e Corrente inversa (IR) [A]; Potência de dissipação (PD) [W]; Ângulo de visualização; Comprimento de onda [nm]; Temperatura de cor [K]; Intensidade luminosa [cd] ou Fluxo luminoso [lm] Exemplo: Led vermelho ELD-670-524 Valores máximos: IF=50 mA; VF=2,7 V; VR=5 V; PD=120 mW Ângulo de visualização: 25º Comprimento de onda: 670 nm Intensidade luminosa: 250 mcd

Vantagens dos leds, relativamente às restantes fontes de luz: Maior vida útil (50.000 horas) e consequente baixa manutenção; Baixo consumo (relativamente às lâmpadas de incandescência) e uma eficiência energética (em torno de 50 lúmen/Watt); Não emitem luz ultra-violeta (sendo ideais para aplicações onde este tipo de radiação é indesejada. Como por exemplo, quadros e obras de arte; Não emitem radiação infravermelha, fazendo por isso que o feixe luminoso seja frio. Resistência a impactos e vibrações: Utiliza tecnologia de estado sólido, portanto, sem filamentos e sem vidro, aumentando a sua robustez. Maior segurança, já que trabalham em baixa tensão (< 33V). Proporcionam segurança para os utilizadores durante a sua instalação e utilização.

Desvantagens dos leds, relativamente às restantes fontes de luz: Dissipador de calor num led de alta potência. Desvantagens dos leds, relativamente às restantes fontes de luz: Custo de aquisição elevado, caso a aplicação seja desadequada; O índice de restituição de cor (IRC) pode não ser o mais adequado; Necessidade de dispositivos de dissipação de calor, nos leds de alta potência (a quantidade de luz emitida pelo led diminui com o aumento da temperatura). http://www.prof2000.pt/users/lpa

Polarização de um led O led está diretamente polarizado, e emite luz, quando o anodo está positivo em relação ao catodo. O led está inversamente polarizado, e não emite luz, quando o anodo está negativo em relação ao catodo.

Principio de funcionamento Energia Banda de valência Banda proibida Banda de condução Luz Electrão Ao ser aplicada uma tensão que polariza directamente o led ocorre que muitos elétrons não têm a energia suficiente para passarem da banda de valência à banda de condução, ficando na zona interdita ou proibida. Como não podem permanecer nessa zona voltam à banda de valência tendo para esse efeito de perder energia, o que fazem emitindo luz (fótons).

Características técnicas A corrente direta (IF) deverá estar compreendida entre 10 e 100 mA. VF – Tensão máxima de polarização direta. VR – Tensão máxima de polarização inversa. Led vermelho Material semicondutor que o constitui: Fosfoarseneto de gálio VF = 1,6 V VR = 3 V Led verde Led amarelo Fosforeto de gálio VF = 2,4 V Led infra vermelho Arseneto de gálio VF = 1,35 V VR = 4 V

Cálculo da resistência a ser ligada em série com o led A resistência a ser ligada em série com o led tem como função limitar a corrente no led. Exemplo: Vamos calcular o valor da resistência limitadora (R1) sabendo-se que a tensão que vai ser aplicada ao circuito (VCC) é de 6 V, e pretende-se que a tensão direta aplicada ao led seja de 2 V para uma corrente direta de 10 mA. R=(VCC- VF)/I R=(6-2)/10x10-3 R=400

Curva característica A curva mostra a corrente direta em função da tensão direta. Observa-se nesta curva que enquanto não se atinge um determinado valor da tensão directa não se inicia a circulação de corrente, e que, ultrapassando o cotovelo da curva a corrente direta aumenta rapidamente de valor ao aumentar ligeiramente a tensão direta. Ao aumentar a corrente direta a intensidade luminosa do led também aumenta.

Tipos de led Há leds de 3, 5, 8 e 10mm de diâmetro, cilíndricos, retangulares, triangulares, etc. No mercado existem leds: Bicolores Constituídos internamente por dois led em anti-paralelo. Tricolores Constituído internamente por dois led (verde e vermelho) ligados com o cátodo comum. Intermitentes Têm internamente um mini circuito integrado que provoca a oscilação do led.

Aplicações dos led Os led são utilizado como elementos indicadores em calculadoras, aparelhos de medida, indicadores numéricos de receptores de rádio, etc. Fabricam-se individuais ou em conjunto (display de sete segmentos) podendo neste segundo caso representar qualquer caracter. O display de sete segmentos é constituído por díodos emissores de luz, tantos quantos os segmentos do display. Na figura pode ver-se um display constituído por sete segmentos (cada segmento corresponde a um led) e um ponto decimal (ou seja, é constituído por oito led).

Display de sete segmentos O cátodo de todos estes díodos emissores de luz é comum, pelo que aplicando uma tensão directa de polarização aos diferentes ânodos se acenderá um ou outro dos segmentos. Cátodo comum K a b c d e f g Combinando ordenadamente as tensões directas aplicadas aos ânodos pode formar-se qualquer caracter. http://www.prof2000.pt/users/lpa