O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando energizado emite luz visível por isso LED (Diodo Emissor de Luz).
A luz não é monocromática (como em um laser), mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações energéticas do elétron. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência.
Em qualquer junção P-N polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída por esse elétron, que até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz .
Cores LED
A luz emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente estreita. A cor, portanto, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é fabricado. O led que utiliza o arseneto de gálio emite radiações infra-vermelhas. Dopando-se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais, consegue-se fabricar leds que emitem luz azul, violeta e até ultra-violeta. Existem também os leds brancos, mas esses são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca. Com o barateamento do preço, seu alto rendimento e sua grande durabilidade, esses leds tornam-se ótimos substitutos para as lâmpadas comuns, e devem substituí-las a médio ou longo prazo. Existem também os leds brancos chamados RGB (mais caros), e que são formados por três "chips", um vermelho (R de red), um verde (G de green) e um azul (B de blue). Uma variação dos leds RGB são leds com um microcontrolador integrado, o que permite que se obtenha um verdadeiro show de luzes utilizando apenas um led.
Identificação e Ligações do LED
Um LED deve ser ligado de forma correta, o circuito de ligação deve ter o + para o anodo e k ou - para o cátodo. O cátodo é a ponta mais curta e deve ter um corte no lado da cápsula do LED. Se olharmos para o interior do led o cátodo é o electrodo maior (embora não seja uma forma standard de identificação pode ser utilizada)
Os leds podem ficar danificados por ligação incorrecta ou na soldadura. O risco a soldar é baixo excepto se demorar demasiado tempo). Não são necessárias precauções especiais para soldar a maior parte dos leds
Funcionamento
Em geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V, sendo compatíveis com os circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto os leds azuis, violeta e ultra-violeta geralmente precisam de mais de 3V. A potência necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou mais horas.
Como o led é um dispositivo de junção P-N, sua característica de polarização direta é semelhante à de um diodo semicondutor. Sendo polarizado, a maioria dos fabricantes adota um "código" de identificação para a determinação externa dos terminais A (anodo) e K (catodo) dos leds.
Nos leds redondos, duas codificações são comuns: identifica-se o terminal K como sendo aquele junto a um pequeno chanfro na lateral da base circular do seu invólucro ("corpo"), ou por ser o terminal mais curto dos dois. Existem fabricantes que adotam simultaneamente as duas formas de identificação.
Nos leds retangulares, alguns fabricantes marcam o terminal K com um pequeno "alargamento" do terminal junto à base do componente, ou então deixam esse terminal mais curto.
Mas, pode acontecer do componente não trazer qualquer referência externa de identificação dos terminais. Nesse caso, se o invólucro for semi-transparente, pode-se identificar o catodo (K) como sendo o terminal que contém o eletrodo interno mais largo do que o eletrodo do outro terminal (anodo). Além de mais largo, às vezes o catodo é mais baixo do que o anodo.
Os diodos emissores de luz são empregados também na construção dos displays alfa-numéricos.
Há também leds bi-colores, que são constituídos por duas junções de materiais diferentes em um mesmo invólucro, de modo que uma inversão na polarização muda a cor da luz emitida de verde para vermelho, e vice-versa. Existem ainda leds bicolores com três terminais, sendo um para acionar a junção dopada com material para produzir luz verde, outro para acionar a junção dopada com material para gerar a luz vermelha, e o terceiro comum às duas junções. O terminal comum pode corresponder à interligação dos anodos das junções (leds bicolores em anodo comum) ou dos seus catodos (leds bi-colores em catodo comum).
Embora normalmente seja tratado por led bicolor (vermelho+verde), esse tipo de led é na realidade um "tricolor", já que além das duas cores independentes, cada qual gerada em uma junção, essas duas junções podem ser simultaneamente polarizadas, resultando na emissão de luz alaranjada.
Geralmente, os leds são utilizados em substituição às lâmpadas de sinalização ou lâmpadas pilotos nos painéis dos instrumentos e aparelhos diversos. Para fixação nesses painéis, é comum o uso de suportes plásticos com rosca.
Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada.
Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado por tensão C.A., o LED costuma ser acompanhado de um diodo retificador em antiparalelo (polaridade invertida em relação ao LED), com a finalidade de conduzir os semi-ciclos nos quais ele - o LED - fica no corte, limitando essa tensão reversa em torno de 0,7V (tensão direta máxima do diodo), um valor suficientemente baixo para que sua junção não se danifique. Pode-se adotar também uma ligação em série entre o diodo de proteção e o LED.
Características de alguns leds
Cálculo de resistência de polarização de um led.
O led e a resistência estão em série, a tensão no led é o somatório da tensão sobre o resistência será igual a tensão da fonte (Vfonte). Para calcular precisamos saber o valor da tensão sobre o resistência.
R = Vres. / iled
Exemplo calculo de uma resistência de polarização de um led:
Para um led vermelho (FLV 110), a tensão é de 1,7 V, tensão da fonte de 9V e uma corrente de 15mA ou 0,015A, então teremos:
Vres. = Vfonte - Vled
Vres = 9 - 1,7 = 7,3V
R=Vres/iled R = 7,3 / 0,015 = 486ohm ( valor comercial aproximado 560ohm ).
Potência resist:
Pres. = Vres. * iled
Pres. = 7,3 * 0,015 = 0,1095W (usa-se 1/8W)
Leds em paralelo
Ligar leds em paralelo com apenas uma resistência de carga, não é uma boa ideia.
Se os led's necessitarem de uma voltagem de funcionamento diferente apenas o led de menor voltagem acenderá e possivelmente ficará destruído. Se os leds forem idênticos podem ligar-se em paralelo, raramente este tipo de ligação oferece benefícios, é preferivel e aconselhável usar cada um dos leds com a sua resistência limitadora.
Ligação de leds em série
Os leds podem-se ligar sem problema em série
Fonte:
A luz não é monocromática (como em um laser), mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações energéticas do elétron. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência.
Em qualquer junção P-N polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída por esse elétron, que até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz .
Cores LED
A luz emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente estreita. A cor, portanto, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é fabricado. O led que utiliza o arseneto de gálio emite radiações infra-vermelhas. Dopando-se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais, consegue-se fabricar leds que emitem luz azul, violeta e até ultra-violeta. Existem também os leds brancos, mas esses são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca. Com o barateamento do preço, seu alto rendimento e sua grande durabilidade, esses leds tornam-se ótimos substitutos para as lâmpadas comuns, e devem substituí-las a médio ou longo prazo. Existem também os leds brancos chamados RGB (mais caros), e que são formados por três "chips", um vermelho (R de red), um verde (G de green) e um azul (B de blue). Uma variação dos leds RGB são leds com um microcontrolador integrado, o que permite que se obtenha um verdadeiro show de luzes utilizando apenas um led.Identificação e Ligações do LED
Os leds podem ficar danificados por ligação incorrecta ou na soldadura. O risco a soldar é baixo excepto se demorar demasiado tempo). Não são necessárias precauções especiais para soldar a maior parte dos leds
Funcionamento
Em geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V, sendo compatíveis com os circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto os leds azuis, violeta e ultra-violeta geralmente precisam de mais de 3V. A potência necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou mais horas.
Como o led é um dispositivo de junção P-N, sua característica de polarização direta é semelhante à de um diodo semicondutor. Sendo polarizado, a maioria dos fabricantes adota um "código" de identificação para a determinação externa dos terminais A (anodo) e K (catodo) dos leds.
Nos leds redondos, duas codificações são comuns: identifica-se o terminal K como sendo aquele junto a um pequeno chanfro na lateral da base circular do seu invólucro ("corpo"), ou por ser o terminal mais curto dos dois. Existem fabricantes que adotam simultaneamente as duas formas de identificação.
Nos leds retangulares, alguns fabricantes marcam o terminal K com um pequeno "alargamento" do terminal junto à base do componente, ou então deixam esse terminal mais curto.
Mas, pode acontecer do componente não trazer qualquer referência externa de identificação dos terminais. Nesse caso, se o invólucro for semi-transparente, pode-se identificar o catodo (K) como sendo o terminal que contém o eletrodo interno mais largo do que o eletrodo do outro terminal (anodo). Além de mais largo, às vezes o catodo é mais baixo do que o anodo.
Os diodos emissores de luz são empregados também na construção dos displays alfa-numéricos.
Há também leds bi-colores, que são constituídos por duas junções de materiais diferentes em um mesmo invólucro, de modo que uma inversão na polarização muda a cor da luz emitida de verde para vermelho, e vice-versa. Existem ainda leds bicolores com três terminais, sendo um para acionar a junção dopada com material para produzir luz verde, outro para acionar a junção dopada com material para gerar a luz vermelha, e o terceiro comum às duas junções. O terminal comum pode corresponder à interligação dos anodos das junções (leds bicolores em anodo comum) ou dos seus catodos (leds bi-colores em catodo comum).
Embora normalmente seja tratado por led bicolor (vermelho+verde), esse tipo de led é na realidade um "tricolor", já que além das duas cores independentes, cada qual gerada em uma junção, essas duas junções podem ser simultaneamente polarizadas, resultando na emissão de luz alaranjada.
Geralmente, os leds são utilizados em substituição às lâmpadas de sinalização ou lâmpadas pilotos nos painéis dos instrumentos e aparelhos diversos. Para fixação nesses painéis, é comum o uso de suportes plásticos com rosca.
Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada.
Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado por tensão C.A., o LED costuma ser acompanhado de um diodo retificador em antiparalelo (polaridade invertida em relação ao LED), com a finalidade de conduzir os semi-ciclos nos quais ele - o LED - fica no corte, limitando essa tensão reversa em torno de 0,7V (tensão direta máxima do diodo), um valor suficientemente baixo para que sua junção não se danifique. Pode-se adotar também uma ligação em série entre o diodo de proteção e o LED.
Características de alguns leds
| Tipo | Cor | IF max. | VF typ. | VF max. | VR max. | Intensidade Luminosa | Angulo visualização | Comprimento onda |
| Standard | Vermelho | 30mA | 1.7V | 2.1V | 5V | 5mcd @ 10mA | 60° | 660nm |
| Standard | brilhante vermelho | 30mA | 2.0V | 2.5V | 5V | 80mcd @ 10mA | 60° | 625nm |
| Standard | Amarelo | 30mA | 2.1V | 2.5V | 5V | 32mcd @ 10mA | 60° | 590nm |
| Standard | Verde | 25mA | 2.2V | 2.5V | 5V | 32mcd @ 10mA | 60° | 565nm |
| Alta intensidade | Azul | 30mA | 4.5V | 5.5V | 5V | 60mcd @ 20mA | 50° | 430nm |
| Super brilho | Vermelho | 30mA | 1.85V | 2.5V | 5V | 500mcd @ 20mA | 60° | 660nm |
| Baixa corrente | Vermelho | 30mA | 1.7V | 2.0V | 5V | 5mcd @ 2mA | 60° | 625nm |
| IF max. | Corrente máxima com o led ligado correctamente. |
| VF typ. | Voltagem tipica, VL É aproximadamente 2V, excepto para os leds azuis que é 4V. |
| VF max. | Tensão máxima. |
| VR max. | Tensão máxima inversa Este valor pode-se ignorar se o led estiver ligado correctamente. |
| Intensidade luminosa | Brilho do led com a corrente normal de funcionamento, mcd = millicandela. |
| Angulo de projecção de luz | Standard LEDs têm um angulo de 60°. |
| Comprimento de onda | O pico de comprimento de onda visual determina a cor da luz enviada pelo LED. nm = nanometre. |
Cálculo de resistência de polarização de um led.
O led e a resistência estão em série, a tensão no led é o somatório da tensão sobre o resistência será igual a tensão da fonte (Vfonte). Para calcular precisamos saber o valor da tensão sobre o resistência.
R = Vres. / iled
- R = resistência em ohms (ohm);
- Vres. = tensão sobre o resistor em volts (V);
- iled = corrente sobre o led em amperes (A);
Exemplo calculo de uma resistência de polarização de um led:
Para um led vermelho (FLV 110), a tensão é de 1,7 V, tensão da fonte de 9V e uma corrente de 15mA ou 0,015A, então teremos:
Vres. = Vfonte - Vled
Vres = 9 - 1,7 = 7,3V
R=Vres/iled R = 7,3 / 0,015 = 486ohm ( valor comercial aproximado 560ohm ).
Potência resist:
Pres. = Vres. * iled
Pres. = 7,3 * 0,015 = 0,1095W (usa-se 1/8W)
Leds em paralelo
Ligar leds em paralelo com apenas uma resistência de carga, não é uma boa ideia.
Se os led's necessitarem de uma voltagem de funcionamento diferente apenas o led de menor voltagem acenderá e possivelmente ficará destruído. Se os leds forem idênticos podem ligar-se em paralelo, raramente este tipo de ligação oferece benefícios, é preferivel e aconselhável usar cada um dos leds com a sua resistência limitadora.
Ligação de leds em série
Os leds podem-se ligar sem problema em série
Programa Para ajudar a Calcular a resistência a ser usada
Fonte:
- wiki
- Eletronica-pt
