Diodo Emissor de Luz – LED

Meu nome é Douglas Borges, sou acadêmico do 2º semestre de Ciência da Computação, e esta semana juntamente com os colegas do meu grupo Natan e Rogério, conhecemos um pouco melhor o LED, que é um Diodo Emissor de Luz. Vamos falar sobre ele porque é um componente que iremos utilizar intensamente em nossos testes.

Mas o que é o Diodo? Podemos dizer que ele é o mais simples componente eletrônico semicondutor, é composto principalmente de cristal de silício ou germânio. De um modo geral, semicondutor é um material com capacidade variável de conduzir corrente elétrica. A maioria dos semicondutores é feita de um condutor pobre que teve impurezas (átomos de outro material) adicionadas a ele, este processo é chamado de dopagem. É possível alterar o comportamento do silício e transformá-lo em um condutor dopando-o. Existem vários tipos de diodos,  para diversos tipos de aplicações,  esta semana vamos conhecer melhor o popular LED.

Ele tem a mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores,  tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada nas lâmpadas convencionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, dentre outras. Nos LEDs, a transformação de energia elétrica em luz é feita na matéria, chamada de Estado Sólido.

O LED é um componente do tipo bipolar, tem um terminal chamado anodo e outro chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente elétrica e, consequentemente, a geração ou não de luz.

O componente mais importante de um LED é o chip semicondutor responsável pela geração de luz. Este chip tem dimensões muito reduzidas, como pode ser verificado na figura abaixo , onde esta sendo mostrado um LED convencional e seus componentes.

 

diodo

 

Os LEDs não liberam calor, a luz emitidas por eles é fria devida a não presença de infravermelho no feixe luminoso. Entretanto, os LEDs liberam uma potência dissipada em forma de calor, por isso, existe a necessidade de serem usados dissipadores térmicos, para que o calor gerado seja dissipado de forma adequado no ambiente. Existe essa necessidade para que não haja uma degradação acentuada do seu fluxo luminoso, bem como a redução de sua vida útil.

Na figura abaixo, a esquerda temos uma ilustração de um LED convencional de 5 mm e podemos observar que o caminho da potência dissipada em forma de calor é o mesmo da corrente elétrica e na figura da direita um LED de potência com encapsulamento, no qual podemos observar que os caminhos térmico e elétrico são separados e a retirada de calor é feita através do acoplamento de um dissipador térmico à base do LED, garantindo, com isto, uma melhor dissipação.

FIGURA

Vamos citar alguns benefícios do uso de LEDs:

– Maior vida útil, e em função disso, a manutenção se torna bem menor, reduzindo os custos;

– É mais eficiente que as lâmpadas incandescentes e halógenas, e muito próximo da eficiência das fluorescentes;

– Não emitem radiação ultravioleta, sendo ideais para aplicações onde este tipo de radiação é indesejada e também não emitem radiação infravermelha, fazendo com que o feixe luminoso seja frio;

– É resistente a impactos e vibrações, porque utiliza tecnologia de estado sólido, portanto, sem filamentos, vidros, etc, aumentando assim a sua robustez;

– Ecologicamente correto, porque não utiliza mercúrio ou qualquer outro elemento que cause dano à natureza;

– Possibilita um controle dinâmico da cor, pode-se obter um espectro variado de cores, incluindo várias tonalidades de branco, permitindo um ajuste perfeito da temperatura de cor desejada.

 

TESTES JUNTO AO ARDUINO.

Como inicialmente utilizaremos o LED  para testes  junto ao Arduino e as saídas do Arduino são de 5v CC, abaixo segue um exemplo de cálculo de dimensionamento de resistores para utilização em circuitos com LED com a respectiva alimentação de 5V.

led2

Contas do circuito

No curcuito mostrado, há uma fonte (no nosso caso 5V  do Arduino), um led e um resistor em série. Conforme a lei de Kirchoff, a soma das correntes deve ser nula, e a soma das tensões idem. Como temos tensão de entrada 5V, e um led que consome 1,7V, devemos dissipar 3,3V (5 – 1,7). O dissipador será nosso resistor. Para calcular qual impedância o mesmo deve ter, usamos os dados que possuímos (corrente do led e tesnão a ser consumida):

V=R*I

Vdissipada=R*Iled

Vdissipada = Vfornecida – Vled = 3,3V

Iled = 10mA

3,3 = R*0,01

R = 330 ohms

Com esses cálculos temos a resistência necessária. Agora é necessário calcular a potência qu o resistor deve suportar, pela fórmula W=V*I.

Wresistor = Vresistor*Iresistor

Vresistor = 3,3V

Iresistor = 10mA

Wresistor = 3,3*0,01 = 0,033W

Como garantia, em geral pegamos um resistor que suporte aproximadamente duas vezes mais potência, no caso 0,066W. O valor comercial mais próximo, a maior, é 1/8 W (0,125W), portanto será esta potência. Com essas continhas, vimos que tudo está perfeitamente equilibrado, sem desgaste excessivo do led.

Sempre que precisarmos aproximar, aproximamos a maior, NUNCA a menor.

 

 

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