O que é o LED e como funciona

LEDs - são componentes semicondutores que convertem corrente eléctrica em luz. O funcionamento do LED é simples, que ao receber energia emite intensidade luminosa. Diferente da maioria dos componentes electrónicos, que liberam energia através de calor por efeito de Joule.

O LED é um componente electrónico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz (L.E.D = Light emitter diode), utiliza a mesma tecnologia que é usada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de transformar energia eléctrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada nas lâmpadas convencionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, entre outras. Nos LEDs, a transformação de energia eléctrica em luz é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado sólido (Solid State).
O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem dois terminais denominados anodo e catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente eléctrica e, consequentemente, a geração ou não de luz.
Abaixo, na figura encontra-se representado o simbólica e esquemática de um LED.

O componente mais importante de um LED é o chip semicondutor responsável pela geração de luz.

Na Figura abaixo indicada, encontra-se apresentado um LED de potência, em que se pode observar a maior complexidade nos componentes, a fim de garantir um melhor desempenho em aplicações que exigem maior confiabilidade e eficiência.

Na figura abaixo exposta, encontra-se alguns tipos de LEDs normalmente comercializados.

Apesar de o LED ser um componente muito comentado hoje em dia, a sua invenção, por Nick Holonyac, aconteceu em 1963, somente na cor vermelha, com baixa intensidade luminosa ( 1 mcd ).

Durante muito tempo, o LED era utilizado somente para indicação de estado, ou seja, em rádios, televisores e outros equipamentos, sinalizando se o aparelho estava ligado ou desligado.

O LED de cor amarela foi introduzido no final dos anos 60. Somente no ano de 1975 surgiu o primeiro LED verde – com comprimento de onda de aproximadamente 550 nm, com comprimento de onda muito próximo do amarelo, porém com intensidade luminosa um pouco mais elevada, (dezenas de milicandelas).

Durante os anos 80, com a introdução da tecnologia Al ln GaP, os LEDs da cor vermelha e âmbar conseguiram atingir níveis de intensidade luminosa que permitiram acelerar o processo de substituição de lâmpadas, principalmente na indústria automovel.

No entanto, apenas no início dos anos 90, com o surgimento da tecnologia InGaN foi possível obter-se LEDs com comprimento de onda menores, nas cores azul, verde e ciano, tecnologia esta que propiciou a obtenção do LED branco, cobrindo, assim, todo o espectro de cores. Até então, todos estes LEDs apresentavam no máximo de 4.000 a 8.000 milicandelas, com um ângulo de emissão entre 8 a 30 graus. Foi quando, no final dos anos 90, apareceu o primeiro LED de potência Luxeon, o qual foi responsável por uma verdadeira revolução na tecnologia dos LEDs, pois apresentava um fluxo luminoso na ordem de 30 a 40 lumens e com um ângulo de emissão de 110 graus. Hoje em dia, existem LEDs que atingem a marca de 120 lumens de fluxo luminoso, e com potência de 1,0 – 3,0 e 5,0 watts, disponíveis em várias cores, responsáveis pelo aumento considerável na substituição de alguns tipos de lâmpadas em várias aplicações de iluminação.

No gráfico abaixo, poderá ser facilmente visível a gama de espectro dos LED’s, dependendo da sua cor natural.

A luz emitida pelos LEDs é fria devido a não presença de infravermelho no feixe luminoso. Os LEDs liberam a potência dissipada em forma de calor e este é um factor que deve ser levado em consideração quando este é projectado, pois uma má dissipação termica deste poderá levar o LED a uma degradação acentuada do seu fluxo luminoso, bem como redução da sua vida útil.
Boa parte da potência aplicada ao LED é transformada em forma de calor e a utilização de dissipadores térmicos deverá ser considerada a fim de que o calor gerado seja dissipado adequadamente ao ambiente, permitindo que a temperatura de junção do semicondutor ( Tj ) esteja dentro dos limites especificados pelo fabricante.

Dependendo da aplicação, a vida útil do equipamento é longa, sem necessidade de troca. Considera-se como vida útil uma manutenção mínima de luz igual a 70%, após 50.000 horas de uso.

 
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