LED, Díodo Emissor de Luz

O led é um díodo semicondutor (PN) que, quando sujeito a energia, emite luz de espetro reduzido. A luz emitida pode ser visível ou não visível(Infravermelhos, ultravioletas).
O termo LED é, na sua origem, uma abreviatura de "Light Emitting Diode" Díodo Emissor de Luz. Apareceu no mercado em 1962 inicialmente na cor vermelha, atualmente existe uma enorme variedade de cores e diferentes aplicações. Uma vantagem é o consumo reduzido de energia, resistência física elevada, reduzida dimensão e uma vida muito longa se as condições de funcionamento forem respeitadas.

A luz é monocromática e é produzida pelas interações energéticas dos eletrões. A sua utilização era, até à bem pouco tempo, exclusiva dos indicadores de funcionamento de outros aparelhos(ligado, desligado por exemplo), sinalizadores luminosos(relógios ou mostradores) passou a ser usado em iluminação direta substituindo a iluminação convencional e as telas de tv e monitores à medida que a relação entre luminosidade e consumo vai sendo melhorada.

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 eletrões.

Identificação e Ligações do LED

Um LED deve ser ligado de forma correta, o circuito de ligação deve ter o + para o ânodo e - 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 ânodo é o elétrodo maior (embora não seja uma forma standard de identificação pode ser utilizada)

Os leds podem ficar danificados por ligação incorreta ou na soldadura. O risco a soldar é baixo exceto se demorar demasiado tempo. Não são necessárias precauções especiais para soldar a maior parte dos leds

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Cor do Led

Os leds estão disponíveis nas cores, Vermelho, Laranja, Amarelo, Verde, Azul e Branco. As cores branca e azul são mais caras que as restantes cores.

A cor da luz emitida pelo LED é determinada pelo material semicondutor não pela cor da cápsula plástica que o rodeia. LEDs coloridos estão disponíveis com cápsulas brancas, difusas ou transparentes. Em função do material semicondutor utilizado o LED produz uma ou outra cor:

• LED Vermelho: Fosforeto de Gálio (GaP);Fosforeto de Gálio e arsénico (GaAsP);
• LED Amarelo e Verde:Fosforeto de Gálio(GaP);Fosforeto de Indio, Gálio e alumínio(InGaAlP);
• LED infra vermelho:Arseneto de Gálio(GaAs); Arseneto de Fosforeto de Alumínio e Gálio (GaAlAs).

	Comp. Onda (nm)	Cor	Tensão Fwd (Vf@20ma)	Intensidade 5mm LEDs	Ang°	LED Material
	940	Infravermelho	1.5	16mW @50mA	15°	GaAIAs/GaAs
	880	Infravermelho	1.7	18mW @50mA	15°	GaAIAs/GaAs
	850	Infravermelho	1.7	26mW @50mA	15°	GaAIAs/GaAs
	660	Ultra Red	1.8	2000mcd @50mA	15°	GaAIAs/GaAs
	635	High Efficiency Red	2.0	200mcd @20mA	15°	GaAsP/GaP
	633	Super Red	2.2	3500mcd @20mA	15°	InGaAIP
	620	Super Orange	2.2	4500mcd @20mA	15°	InGaAIP
	612	Super Orange	2.2	6500mcd @20mA	15°	InGaAIP
	605	Orange	2.1	160mcd @20mA	15°	GaAsP/GaP
	595	Super Yellow	2.2	5500mcd @20mA	15°	InGaAIP
	592	Super Pure Yellow	2.1	7000mcd @20mA	15°	InGaAIP
	585	Yellow	2.1	100mcd @20mA	15°	GaAsP/GaP
	4500K	"Incandescent" White	3.6	2000mcd @20mA	20°	SiC/GaN
	6500K	Pale White	3.6	4000mcd @20mA	20°	SiC/GaN
	8000K	Cool White	3.6	6000mcd @20mA	20°	SiC/GaN
	574	Super Lime Yellow	2.4	1000mcd @20mA	15°	InGaAIP
	570	Super Lime Green	2.0	1000mcd @20mA	15°	InGaAIP
	565	High Efficiency Green	2.1	200mcd @20mA	15°	GaP/GaP
	560	Super Pure Green	2.1	350mcd @20mA	15°	InGaAIP
	555	Pure Green	2.1	80mcd @20mA	15°	GaP/GaP
	525	Aqua Green	3.5	10,000mcd @20mA	15°	SiC/GaN
	505	Blue Green	3.5	2000mcd @20mA	45°	SiC/GaN
	470	Super Blue	3.6	3000mcd @20mA	15°	SiC/GaN
	430	Ultra Blue	3.8	100mcd @20mA	15°	SiC/GaN

Tipos de LEDs

Aplicação, dimensão ou cor

LEDs são produzidos com diferentes formas e tamanhos. O LED de 5mm cilíndrico (o último da imagem) é o mais comum, estima-se em 80% a produção mundial. A cor da cápsula de plástico é muitas vezes igual à cor real da luz emitida, mas nem sempre. Por exemplo, cápsulas roxas são usadas frequentemente para diodos emissores de luz infravermelha. Há também LEDs para montagens de superfície utilizados nos painéis avisadores da maior parte dos equipamentos eletro-eletrónicos.
Podem ainda ser encontrados:

Bicolores

Um díodo emissor luz bicolor tem dois LEDs ligados em anti-paralelo em uma única cápsula. LED de dupla cor pode produzir qualquer uma das três cores, por exemplo, cor vermelha é emitida quando o dispositivo está ligado em um sentido e verde quando em sentido inverso.


Este tipo de ligação bidirecional é útil para dar indicação de polaridade, por exemplo, a ligação correta de baterias ou fontes de alimentação. Além disso, uma corrente bidireccional produz ambas as cores misturadas em conjunto, se o componente for ligado (através de uma resistência adequada) a uma tensão alternada de baixo valor e baixa frequência.

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Tricolores

São compostos por dois leds ligados com cátodo comum. O mais comum é composto por um LED vermelho e um verde combinados em uma cápsula com os terminais ligados em cátodo comum. Denominam-se tricolores, porque podem dar uma única cor, ligando apenas o vermelho ou apenas o verde. Ligando ambos projeta uma mistura de cor.

Estes dispositivos tricolores ou multicor podem gerar tons adicionais a partir das suas cores primárias (a terceira cor), como o laranja ou amarelo, ligando os dois LEDs com diferentes valores de corrente, como mostrado na tabela, possibilita 4 cores diferentes a partir de apenas dois díodos junções.

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LED RGB

Em apenas um componente são combinados 3 LEDs um de cada cor R(red), G(green), B(blue). Esta combinação permite que, em função da intensidade de cada um individualmente, criar praticamente todo o espetro visível de cor.

Como estão muito próximos uns dos outros, nossos olhos vêem o resultado da combinação das cores, em vez das três cores individualmente.

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Intermitentes

Usam um circuito integrado interno que provoca a intermitência.

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O que é um LED SMD?

LED SMD funciona da mesma forma que um convencional a diferença é que fabricado para montagem em superfície. Especificamente, é um díodo emissor de luz que é montado e soldado sobre a placa de circuito. Uma vez que não tem ligações as suas dimensões são mais reduzidas que um LED convencional. O calor emitido pelo componente é muito reduzido tornando-os particularmente úteis em espaços de reduzida dimensão.

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O que é um LED COB?

Um LED COB (ou LED chip-on-board) é um dispositivo único com muitos chips de LED montados sob um substrato termicamente eficiente por baixo de um revestimento de fósforo uniforme.

Qual a diferença para os outros LEDs?

COB (chip-on-board) refere a forma como a unidade de LED é construída. Os elementos básicos dos LEDs CoB brancos são:

• Tem uma fonte de alimentação elétrica que fornece energia ao LED;
• O "chip emissor de luz" é feito de um material semicondutor, nitreto de índio e gálio (InGaN), que emite fotões azuis quando recebe energia;
• Um revestimento de fósforo que converte a luz azul em branco. A composição química do fósforo é controlada para produzir luz de uma temperatura e cor específica;

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Display 7 segmentos

Um display de sete segmentos é composto por 8 LED, 7 formam o algarismo a apresentar e 1 para gerar o ponto decimal. A sua ligação pode ser feita com o ânodo ou cátodo comum a todos os LED, dependerá do tipo de ligação interna.

A sua utilização é efetuada por um circuito integrado driver que converte a informação para ser visualizada, pode ser utilizado com conversores BCD (Ver contadores Binários) ou com microcontroladores

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Caracteristicas 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	3.7V	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

• I_F max.: Corrente máxima com o led ligado corretamente.
• V_F typ.: Voltagem típica, V_L - É aproximadamente 2V, excepto para os leds azuis que é 4V.
• V_F max.: Tensão máxima.
• V_R max.: Tensão máxima inversa - Este valor pode ser ignorado se o led estiver ligado corretamente.
• Intensidade luminosa: Brilho do led com a corrente normal de funcionamento, mcd = millicandela.
• Ângulo de projeção de luz: Standard LEDs têm um ângulo de 60°.
• Comprimento de onda: O pico de comprimento de onda visual determina a cor da luz enviada pelo LED.
  nm = nanometre.

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Testar Led com Multímetro

O multímetro, como aparelho de teste, pode facilmente verificar se o díodo está a funcionar ou não. O processo de verificação é idêntico ao da verificação de um díodo, no entanto, é ainda mais simples se considerarmos que o díodo vai acender. Com o multímetro digital, colocar na escala de continuidades, num sentido o led acende e no outro fica apagada... basta isto para verificar se funciona ou não.

Um led deverá ter uma resistência em série para limitar os parâmetros de funcionamento para valores corretos, no entanto, se desejar testar um led sem aparelho de medida, pode utilizar uma resistência de 1K se a alimentação for até 12 volts.

Não esquecer de ligar os terminais corretamente (Ânodo, Cátodo).

Para calcular o valor correto da resistência limitadora, use a calculadora para LED.

NUNCA LIGAR UM LED DIRETAMENTE À FONTE DE ALIMENTAÇÃO!
O led destruir-se-á quase instantaneamente, demasiada corrente passará na junção e queimará.

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Ligações de um Led

Ligação de Leds em paralelo

Ligar leds em paralelo com apenas uma resistência de carga, não é uma boa ideia.
Se os led's tiverem uma tensão(volts) de funcionamento diferente, apenas o led de menor tensão acenderá e possivelmente ficará destruído.
Se os leds forem idênticos, podem ligar-se em paralelo, raramente este tipo de ligação oferece benefícios, é preferível e aconselhável usar cada um dos leds com a sua resistência limitadora ou uma ligação em série com vários leds.

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Ligação de leds em série

Os leds podem-se ligar em série, para uma correta ligação deve ser usado um resistor(resistência) em série, esta resistência tem como função limitar a corrente do LED para que não fique com um valor que exceda a corrente máxima permitida.

A ligação entre os vários leds é efetuada ligando o cátodo de um led ao ânodo do LED seguinte.
Para calcular a resistência limitadora as tensões dos leds são somadas.

A utilização de LEDs com características diferentes não afeta o seu funcionamento.

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Como calcular Resistor limitador de um LED

Um díodo led não pode ser ligado diretamente a uma fonte de energia. Deve ter sempre uma limitação de corrente/tensão, de outra forma rapidamente avaria.

Imagem com valores indicativos, use o calculador para valores mais precisos.

Como calcular Resistência limitadora LED.

Ligação Led a 220V ou 110V AC

A ligação do LED diretamente à corrente alternada da rede elétrica(110VAC ou 220VAC) não é possível uma vez que o LED funciona em corrente contínua. Teremos assim que retificar a corrente alternada e reduzir a tensão, embora o circuito tenha possibilidade de funcionar sem o condensador(capacitor) usando em substituição um díodo, a sua utilização protege o circuito de eventuais curto-circuitos e excesso de consumo no led devido a eventuais avarias.

Led 220-240V	Led 110-130V

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Ligar led através de um CI, TTL ou CMOS

Para conetar mais do que um LED ao mesmo tempo, a corrente de carga pode ser muito elevada para o circuito integrado, em vez da saída direta pelo circuito integrado, usar um transistor bipolar que suporte o número de díodos necessários. A resistência R é necessária para limitar a corrente.

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Usando o transístor como comutador

O transístor pode ser usado como comutador e permite ligar vários díodos em série.

Montagens com LED