O que são diodos emissores de luz?

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Diodos emissores de luz (LEDs) são uma fonte de luz elétrica composta por dois eletrodos que estão em contato um com o outro. A eletricidade flui em apenas uma direção, entrando especificamente no ânodo e saindo pelo cátodo. O fluxo de corrente elétrica carrega os átomos de um material e depois se torna um elétron para o outro material condutor e, eventualmente, cria a luz.

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Usos comuns de LEDs

  • Iluminação interior / exterior

Os usos e funções dos LEDs dependem do local onde são usados. Pode ser usado: retroiluminação de TV, retroiluminação de smartphone, displays de LED, iluminação automotiva e escurecimento das luzes. O uso do LED garante uma vida útil da bateria mais longa para os dispositivos, devido à menor tensão de saída e menor consumo de energia.

Os LEDs também podem ser usados ​​na indicação do status de um sistema, esteja ligado, desligado ou em operação. É comumente usado em dispositivos bluetooth, como alto-falantes. Geralmente, ele pisca em azul quando está pronto para parear, pisca em branco quando o sistema está se conectando a outro dispositivo bluetooth e em branco sólido quando o sistema está conectado a outro dispositivo bluetooth.

  • Telas de matriz e segmento de LED

Os LEDs também são melhor utilizados para mostrar uma sequência de números criada ao ativar ou desativar qualquer um dos sete segmentos de LED para exibir um dígito. Por outro lado, os displays de matriz podem mostrar ícones, outros gráficos básicos e formar caracteres alfanuméricos, pois são pixels quadrados ou circulares. Você também tem a opção de maximizar a quantidade de informações que pode exibir em um espaço pequeno rolando caracteres e gráficos pela tela.

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Os acopladores ópticos fornecem isolamento elétrico entre uma fonte de entrada e uma carga de saída por meio de uma interface óptica sensível à luz. Neste componente eletrônico, o LED é usado para detectar o feixe infravermelho emitido através da produção de luz infravermelha e de um dispositivo fotossensível semicondutor. A intensidade da corrente do sinal da fonte passa pelo LED de entrada que emite uma luz infravermelha proporcional ao sinal elétrico.

Benefícios dos LEDs

Alguns dispositivos de fonte de luz geram luz criando calor, mas os LEDs são realmente diferentes, o que o torna mais eficiente. Alguns dos benefícios dos LEDs são os seguintes:

  • Economia de energia – os LEDs têm uma eficiência de 80 a 90%, o que significa que até 90% de sua energia pode ser transformada em luz e não em calor, ao contrário de algumas lâmpadas que perdem 80% de sua energia como calor.
  • Resistente e durável – é por isso que está sendo usado continuamente em aplicações de engenharia. É feito de materiais e componentes muito resistentes que podem suportar condições climáticas adversas, choques, vibrações e abrasão.
  • Direcional – você pode modificar a direção da luz onde quiser, sem desperdiçar nada.
  • Sem emissão de UV – os LEDs produzem muito pouca luz infravermelha, por isso é usada em museus na maioria das vezes. Eles não degradam os materiais armazenados com UV ou calor. Ajuda a iluminar os monitores, mas também evita danos aos artefatos.
  • Controlável – você pode controlar se deseja que fique escuro ou claro ou que cor deseja que apareça.
  • Funciona em temperaturas extremas – os LEDs são confiáveis ​​mesmo quando o mercúrio cai ao contrário de outras luzes, como lâmpadas fluorescentes, que podem ser afetadas por temperaturas muito baixas. Essa também é a razão pela qual está sendo usada em salas de freezer.
  • Longa vida útil – dura até 50.000 horas ou mais, se projetado corretamente.
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Esses são apenas alguns dos benefícios dos LEDs que o tornam muito econômico e eficiente em aplicações da vida real. E há muito mais para descobrir.

Polaridade do LED

Os LEDs são da família de diodos; assim como seus parentes, ele também é polarizado.

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Polaridade de um LED

Existem várias maneiras de identificar os pinos negativos e positivos do LED. Você pode verificar a perna mais longa que indica o pino de ânodo positivo ou a perna mais curta como o pino do cátodo. Se você não conseguir identificá-lo através das pernas, procure a borda plana na caixa externa do LED. O pino mais próximo da borda plana será o pino catódico negativo. Ao usar um multímetro, se o fio negativo tocar o cátodo e o fio positivo tocar o ânodo, o LED acenderá.

Resistores de limitação de corrente

Se uma quantidade alta de corrente estiver passando pelo seu LED, ela queimará muito rápido. Por outro lado, se menos corrente estiver passando, talvez não seja suficiente acender o LED. Para controlar isso, um resistor limitador de corrente é usado para reduzir a corrente em um circuito.

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Esquema com um resistor limitador de corrente

Você precisa encontrar os valores de corrente, Vf e Vs, para obter o valor do resistor limitador de corrente necessário. A corrente direta pode ser encontrada na folha de dados do LED, bem como a queda de tensão direta enquanto Vs é a sua tensão de alimentação. Depois de ter todos esses valores, você pode usar a equação abaixo para determinar o resistor limitador de corrente.

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Usando a lei atual de Kirchhoff (KCL), a corrente da fonte através do resistor e do LED que vai para o chão é a mesma. Se você usar a lei de tensão de Kirchhoff (KVL), a tensão de alimentação é igual à queda de tensão no resistor que se soma à queda de tensão direta do LED.

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Por exemplo:

Qual é o valor do resistor limitador de corrente necessário se você tiver um LED e quiser alimentá-lo com uma tensão de alimentação de Vs = 3,5V?

Para calcular o resistor limitador de corrente,

  1. Verifique uma folha de dados de LED para obter as especificações recomendadas de tensão direta e de corrente direta. Para este exemplo, eles são 3.1V e 30mA, respectivamente.
  2. Converta todas as suas unidades em Volts, Amperes ou Ohms.
  3. Coloque os valores na equação acima, onde i = 30mA ou 0,03A.
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Se você não encontrar um resistor com esse valor, não há problema em arredondar para o próximo valor comum mais alto.

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