história do led, como funciona

7/23/2019 Histria Do LED, Como Funciona

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Histria do LED

Atualizado:outubro de 2014

J falamos o que a tecnologia LED, um diodo emissor de luz, um dispositivo semicondutor

que converte a energia eltrica em luz. Se voc no se lemra ou no acompan!ou o nosso

post de fevereiro, clique aquipara ver do que ele formado. "o#e vamos mostrar como o LED

surgiu e como c!egou ao formato atual, arquitetonicamente utilizado.

Em $%&', o pesquisador (ic) "olon*a) Jr. da +E, desenvolveu o primeiro LED capaz de emitir

uma luz visvel vermel!a. LEDs verdes e amarelos no demoraram a aparecer, e a tecnologia

ficou limitada a essas trs cores durante dcadas.

-s LEDs ficaram popularmente con!ecidos como indicadores de ligadodesligado em vrios

equipamentos eletr/nicos, e tamm em gainetes de computador. (os anos 01, tecnologias

de semicondutores permitiram que os LEDs diminussem, gan!ando novos formatos e

intensificando o ril!o da luz. (essa poca, come2aram a ser utilizados em semforos.

- marco na aplicailidade dos LED s3 foi em $%%4, quando os pesquisadores #aponeses 5samu

6)asa)i e "iros!i 6mano e o cientista americano S!u#i (a)amura inventaram o primeiro LED

azul de alto ril!o. 6 import7ncia dessa descoerta tanta que no s3 invadiu os gainetes de

computador, como possiilitou a cria2o do LED ranco. 6 partir de ento o LED foi

amplamente utilizado na ind8stria automoilstica, usado desde os painel 9s luzes de

sinaliza2o. Em '1$:, o trio gan!ou recon!ecimento com o ;rmio (oel de sinalizadores de piso e luzes de emergncia. Em '111, o LED

Lu?eon 5 revolucionou os LEDs com '@ l8mens em um 8nico emissor, marca nunca atingida

antes. -s oito anos seguintes foram marcados por grandes avan2os e em '110, na maior feira
http://www.golden.blog.br/981/os-leds-vieram-para-ficar-conheca-melhor-tecnologia/http://www.golden.blog.br/981/os-leds-vieram-para-ficar-conheca-melhor-tecnologia/


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de ilumina2o do mundo, a Lig!t ABuilding, em


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Naquela poca, entretanto, ele esta#a trabalhando principalmente em um no#o sistema de

orienta$%o para o transporte mar&timo, e essa descoberta 'oi inicialmente esquecida.

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1

O '&sico russo, Oleg (osse), obser#a no#amente o e'eito circular da emiss%o de lu*. Nos

pr+imos anos, de -/0 a -1/, ele eaminou e descre#eu

esse 'en2meno em mais detalhes.

193

5

O '&sico 'rancs, 3eorges 4estriau, descobre a emiss%o de lu* no sul'eto de *inco. !m

honra ao '&sico russo ele chama o e'eito de (u* de (osse). Hoje 3eorges 4estriau

recebe o crdito como in#entor da eletroluminescncia.

195

1

O desen#ol#imento de um transistor marca uma etapa cient&'ica 5 'rente na '&sica de

semicondutores. 6gora possel eplicar a emiss%o de lu*.

196

2

O primeiro diodo de luminescncia #ermelho 7tipo 3a6s89, desen#ol#ido pelo americano

Nic: Holonya:, entra no mercado. O primeiro (!4 na ;rea do comprimento de onda

#isel marca o nascimento do (!4 produ*ido industrialmente.

197

1


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tipos de diodos emissores de luz para seus pro#etos. (este artigo faremos uma anlise de seu princpio

de funcionamento e como eles devem ser usados corretamente.

;ara entender em como funciona um LED devemos comparIlo com outra fonte de luz em con!ecida

que a l7mpada incandescente. 6s l7mpadas incandescentes funcionam quando um filamento de metal

colocado no seu interior se aquece pela passagem de uma corrente. -s tomos tem seu grau de agita2ode tal forma aumentado que ocorre a emisso de luz. ;ara que o metal no se queime com o o?ignio

atmosfrico, o filamento encerrado num ulo de vidro dentro do qual o ar atmosfrico ou

completamente retirado ou sustitudo por uma mistura de gases inertes, conforme mostra a figura $.

Figura 1 Estrutura de uma lmpada incandescente comum.

Entretanto, conforme mostra a figura ', uma l7mpada incandescente como um transmissor de rdio sem

sintonia, um transmissor de rudo. -s comprimentos e onda da luz que ela emite se espal!am por todo o

espectro.

Figura 2 Espectro de emisso de uma lmpada incandescente comum.

Dependendo da tenso aplicada 9 l7mpada, teremos predomin7ncia de certos comprimentos de onda e a

luz emitida poder ser amarelada, ranca ou mesmo tender para o azulado. (o portanto uma luz pura

a emitida por uma l7mpada incandescente comum.

O LEDLED a arevia2o de Lig!t Emmiting Diode ou Diodo Emissor de Luz e seu princpio de funcionamento


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pode ser entendido a partir da anlise do que ocorre com a estrutura da figura 4 quando uma corrente

eltrica a percorre.

Figura 3 Emisso de radiao por uma juno P percorrida por uma corrente.

(esta estrutura temos uma #un2o ;(, ou se#a, um diodo semicondutor comum que os leitores #

con!ecem, pois trataIse de um componente muito usado em nossos pro#etos. uando uma corrente

atravessa a #un2o o processo de recomina2o dos portadores de carga faz com que ocorra um estmuloe emisso que se concentra principalmente na fai?a do infravermel!o. Kma caracterstica importante

oservada nessa radia2o que, em lugar de sua freqncia ser aleat3ria, como no caso da l7mpada

incandescente que se espal!a pelo espectro, ela tem uma freqncia muito em definida, que depende

do tipo de material usado no semicondutor, conforme mostra a figura :.

Figura 4 Espectro estreito de uma juno P.

;odemos dizer que, diferentemente de uma l7mpada comum, a radia2o emitida neste caso

MsintonizadaN # que tem freqncia 8nica. ;ara os diodos comuns de silcio, onde foi descoerto o

fen/meno, a intensidade de radia2o emitida muito pequena e praticamente no ! utilidade para ela.

(o entanto, descoriuIse tamm que se fossem usados outros materiais semicondutores e ainda fossem

acrescentados dopantes especiais era possvel emitir luz com maior intensidade e em diversas fai?as do

espectro. -s primeiros diodos emissores de luz criados foram ento de um material denominado 6rseneto

de +lio e 6rseneto de +lio com 5ndio


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Figura ! Estrutura interna de um "E#.

-serve que a cor da luz do LED no vem do plstico que o envolve. 6 cor a luz depende da pastil!a do

material semicondutor usado. Se um LED usa plstico vermel!o, porque este plstico tem a mesma cor

da luz emitida e no ele que determina essa radia2o. LEDs com plstico transparente ou ranco

podem emitir luz de diversas cores...

- passo seguinte consistiu no desenvolvimento de LEDs que passaram a ter cores com comprimentos de

onda cada vez menores dentro do espectro visvel, conforme mostra a figura &.

Figura $ %s "E#s e&oluem rumo a comprimentos de onda cada &e' menores.

"o#e # possvel oter LEDs capazes de emitir luz azul e mesmo violeta. -s LEDs com emisso

ultravioleta esto prestes a serem lan2ados. Kma das principais vantagens dos LEDs em rela2o 9s

l7mpadas quando so usados como fontes de luz o seu rendimento. Km LED comum pode ter

rendimento superior a 01O enquanto que e?istem tipos de alto rendimento e altoIril!o que vo muito

alm. Kma l7mpada comum incandescente, por outro lado, desperdi2a a maior parte da energia queaplicamos na forma de calor. 6penas '1 a '@O da energia consumida por uma l7mpada incandescente

luz. - restante calor. Pas, no s3 possvel montar uma pastil!a emissora num componente. ;odemos

montar duas pastil!as, ou mesmo mais, no mesmo componente e assim oter LEDs icolores, como o

mostrado na figura =.


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Figura ( #ois "E#s no mesmo in&)lucro* +ormando um "E# bicolor.

Dependendo da pastil!a que conectada ao circuito o LED acende com luz vermel!a ou verde. ;ara

produzir luz ranca ou de qualquer outra cor a partir de LEDs e?iste uma possiilidade interessante que

aseada no mesmo princpio de funcionamento da GQ em cores.

Saemos que, a partir de trs cores sicas, vermel!o Fed RFH, verde green R+H e azul Blue R BH

podemos oter qualquer outra cor, astando simplesmente dosar a quantidade com que cada uma entra

na composi2o. Dessa forma, num televisor em cores os pontos de imagem so formados por trades que

nada mais so do que pontos de f3sforos nas cores F+B, conforme mostra a figura 0.

Figura , -rade +ormando um pi/el da tela de um tele&isor em cores ou monitor de &deo.

Se montarmos num inv3lucro 8nico trs pastil!as semicondutoras de LEDs correspondentes 9s cores

F+B vermel!o, verde e azulH, podemos controlar a corrente em cada um e assim gerar luz de qualquer

cor, conforme mostra a figura %.

Figura erando cores com um "E# .

Km painel de LEDs F+B pode gerar imagens em cores e essa aplica2o # e?iste. 6 comina2o correta

das trs cores pode ainda resultar na luz ranca. E?istem ento LEDs rancos que sustituem l7mpadas

comuns, com vantagens, em pequenas lanternas e outras aplica2Ces. - ai?o consumo e maiorrendimento em rela2o a uma l7mpada comum tornam esses LEDs op2Ces muito interessantes para esta

aplica2o.


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Caractersticas Eltricas

-s LEDs se comportam como diodos enquanto que as l7mpadas incandescentes representam cargas

resistivas no lineares. ;odemos comparar as curvas caractersticas dos trs dispositivos l7mpada,

resistor e LEDH atravs do grfico mostrado na figura $1.

Figura 10 ur&as caractersticas dos "E#s* resistores e lmpadas comparadas.

6mpliando as caractersticas dos LEDs de diferentes cores, vemos que o ponto em que eles come2am a

conduzir pode variar conforme sua cor. 6 figura $$ mostra isso.

Figura 11 ur&as dos di&ersos tipos de "E#s. %bser&e as tens5es de conduo.

Enquanto um diodo de germ7nio come2a a conduzir com 1,' Q e um diodo de silcio com 1,= Q, um LED

vermel!o comum precisa de pelo menos $,& Q para come2ar a conduzir e um LED azul pelo menos ',= Q.

(as aplica2Ces que usam aterias, a alimenta2o de LEDs com maiores tensCes e?ige circuitos

especiais. 6ssim comum que em telefones celulares, e outros aplicativos que so alimentados por

aterias de ',= a 4,4 Q, se#am usados circuitos especiais que aumentam a tenso para poder e?citar os

LEDs conforme mostra a figura $'.


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Figura 12 6sando um con&ersor 7boost8 para ele&ar a tenso aplicada a um "E# a partir de pil9as.

Pas, ao usar um LED no asta levar em conta a tenso que ele precisa para acender. E?istem outros

fatores a serem considerados.

Km deles o comportamento do LED semel!ante ao de um diodo. uando o LED come2a a conduzir,

sua resistncia cai de tal forma que, se no !ouver um resistor para limitar a corrente ela aumenta a

ponto de causar sua queima. 6s curvas caractersticas mostram esse aumento rpido da corrente com a

tenso a partir do ponto de condu2o. 5sso significa que, nas aplica2Ces prticas, origat3rio ligar em

srie com um LED um resistor limitador, conforme mostra o circuito da figura $4.

Figura 13 %s "E#s de&em ser sempre usados com resistores limitadores de corrente.

- valor desse resistor vai depender da corrente que dese#amos para o LED e da tenso disponvel. -

clculo pode ser feito de maneira simples utilizandoIse a seguinte f3rmula>

F Q R QdH5

-nde>

F e a resistncia que deve ser ligada em srie com o LED o!msH

Q a tenso contnua de alimenta2o

Qd a queda de tenso no LED dada pela taela aai?o

5 a corrente no LED

Cor Vd

5nfravermel!o $,& Q

Qermel!o $,& Q

Laran#a $,0 Q

6marelo $,0 Q

Qerde ',$ Q

6zul ',= Q

Branco ',= Q

6 potncia de dissipa2o do resistor ser dada por>

; F ? 5'

-nde>

; a potncia dissipada em Tatts

F a resistncia em srie em o!ms

5 a intensidade da corrente em ampUres


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onforme podemos ver pelas curvas caractersticas, a tenso de ruptura inversa de um LED

relativamente ai?a, algo em torno de @ Q para os tipos comuns. 5sso significa que devemos tomar

cuidado para que mais de @ Q no sentido inverso no apare2a sore um LED quando o alimentamos com

corrente alternada. 5sso pode ser evitado com o uso de um diodo em paralelo, conforme mostra a figura

$:.

Figura 14 :limentando um "E# com +onte de tenso alternada.

;odemos alimentar diversos LEDs em srie a partir de uma mesma fonte com apenas um resistor. (o se

recomenda ligar os LEDs em paralelo conforme mostra a f igura $@.

Figura 1! "igao de "E#s em s;rie e em paralelo.

om esta liga2o a corrente no se distriui igualmente entre os LEDs, pois eles sempre tm pequenas

diferen2as de caractersticas. 5sso faz com que sempre um LED ril!e mais do que o outro. Kma das

maneiras de se alimentar diversos LEDs com o circuito mostrado na figura $& em que os alimentamos

em srie.


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Figura 1$ de&e ser calculado em +uno da tenso de entrada e corrente nos "E#s.

- clculo do resistor F, para ser ligado em srie, ser realizado com a utiliza2o da seguinte f3rmula>

F Q R nQdH5 ;ara Q V nQd W ' QH

-nde>

F o valor do resistor em o!ms

Q a tenso de alimenta2o

n o n8mero de LEDs ligados

Qd a queda de tenso em cada LED conforme taela que damos anteriormente em voltsH

5 a intensidade da corrente que dese#amos nos LEDs.

Qe#a que nQd ou se#a, a queda de tenso total nos LEDs deve ficar pelo menos ' Q aai?o da tenso de

entrada. -utra forma de se alimentar LEDs de forma eficiente com o uso de uma fonte de corrente

constante como a mostrada na figura $=.

Figura 1( Fonte de corrente constante com circuito integrado.

(esta fonte a corrente nos LEDs se mantm constante independentemente de varia2Ces da tenso de

entrada. - resistor F? calculado pela seguinte f3rmula>

F $,'@5


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-nde>

F o valor do resistor em o!ms

5 a intensidade da corrente nos LEDs em ampUres

6 tenso de entrada neste circuito deve ser pelo menos ' Q maior que a queda de tenso nos LEDs que

so alimentados. omo elemento ativo os LEDs podem servir de referncias de tenso, como na fonte decorrente constante mostrada na figura $0.

Figura 1, Fonte de corrente constante usando um "E# como re+er


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Figura 1 ircuito integrado dobrador de tenso para alimentar "E#s a partir de bai/as tens5es.

Esse circuito consiste num dorador de tenso que eleva a tenso de entrada no circuito a um valor que

se#a mais apropriado 9 e?cita2o do LED.

Concluso

-s LEDS esto presentes numa infinidade de aplica2Ces e suas caractersticas eltricas e?igem cuidadosespeciais quando o alimentamos. Ksados corretamente os LEDs apresentam grande rendimento e uma

vida 8til e?tremamente longa o que os torna ideal como sustituto das l7mpadas comuns.

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-unciona/733-como-

uncionam-os-leds-art09

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