O
LED (Light Emitting Diode) é um dispositivo semicondutor composto por uma
junção PN (diodo), a qual, quando polarizada diretamente, emite energia
luminosa. É
empregado como luz indicadora em diversos equipamentos. Atualmente, tem sido
cada vez mais utilizado para iluminação, em substituição a lâmpadas
convencionais.
Foi
introduzido comercialmente pela primeira vez em 1962, sendo que os primeiros
leds emitiam apenas luz vermelha de baixa intensidade.
Os
leds modernos possuem alta intensidade luminosa e são capazes de irradiar luz
em todo o espectro visível, além de infravermelha e ultravioleta.
Um
led consiste basicamente de um diodo semicondutor. Quando o mesmo é polarizado
diretamente, a recombinação entre seus elétrons e lacunas libera energia na forma
de fótons. A cor da luz gerada é determinada pelo tipo de semicondutor e da
impureza adicionada.
Possui
diversas vantagens em relação a lâmpadas incandescentes: baixo consumo de
energia, maior tempo de vida útil, maior robustez, menor tamanho, maior velocidade
de resposta etc. Entretanto, são bem mais caros e precisam de um controle de
corrente e aquecimento mais preciso, para evitar danos ao componente.
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
infravermelhas. 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.
Existem também os leds brancos chamados RGB, 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.
Em
geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V. 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
brancos, 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.
A
figura abaixo ilustra alguns modelos de leds encontrados comercialmente:
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).
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.
Assim, o uso de um resistor limitador em série com o led é comum nos circuitos
que o utilizam. Para calcular o valor do resistor usa-se a seguinte fórmula:
Onde
Vfonte é a tensão disponível, Vled é a tensão correta para o led em
questão e Iled é a corrente que ele pode suportar com segurança.
Tipicamente,
os leds grandes (de aproximadamente 5 mm de diâmetro, quando redondos)
trabalham com correntes da ordem de 12 a 30 mA e os pequenos (com
aproximadamente 3 mm de diâmetro) operam com a metade desse valor.
Os
leds não suportam tensão reversa de valor significativo, podendo-se
danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado
por tensão CA, o led deve ser acompanhado de um diodo retificador em série para
a sua proteção.
A
imagem a seguir mostra a polaridade dos terminais de um led redondo:
Observe
que o terminal negativo é menor e está situado junto ao lado chanfrado do
componente.
O
esquema típico de ligação de um led está mostrado abaixo:
Conforme
relatado acima, a inversão da polaridade poderá provocar a queima do
componente. Além disso, o cálculo correto do valor do resistor é de fundamental
importância.
Alguns
textos e imagens foram extraídos do site Wikipedia.
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