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Sumário Introdução 5 Diodo emissor de luz 6 Princípio de funcionamento 7 Parâmetros característicos do LED 8 Corrente direta nominal 8 Corrente direta m!ima " #ensão direta nominal " #ensão in$ersa m!ima " %utros tipos de LEDs &' LED (icolor &' LED infra$ermel)o && *tilização do LED && +p,ndice &- .uestionrio &- /i(lio0ra1a &-

45 - Diodo Emissor de Luz

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Sumrio

Sumrio

Introduo5

Diodo emissor de luz6Princpio de funcionamento7Parmetros caractersticos do LED8Corrente direta nominal8Corrente direta mxima9Tenso direta nominal9Tenso inversa mxima9Outros tipos de LEDs10LED bicolor10LED infravermelho11Utilizao do LED11Apndice13Questionrio13Bibliografia13

Espao SENAI

Misso do Sistema SENAI Contribuir para o fortalecimento da indstria e o desenvolvimento

pleno e sustentvel do Pas, promovendo a educao para o trabalho e a

cidadania, a assistncia tcnica e tecnolgica, a produo e disseminao

de informao e a adequao, gerao e difuso de tecnologia.

Introduo

A maioria dos aparelhos eletrnicos faz uso de mostradores luminosos que so empregados para indicar, por exemplo, se um equipamento est ligado ou desligado; ou mesmo para exibir valores numricos ou mensagens em painis de calculadoras eletrnicas, telefones celulares etc. Esses mostradores luminosos so fabricados com base nas propriedades pticas de alguns materiais semicondutores que podem emitir luz quando polarizados adequadamente. O componente que fabricado com essas caractersticas denominado de LED. Essa sigla a abreviao do termo ingls Light Emitting Diode, ou Diodo Emissor de Luz, na lngua portuguesa.

Este fascculo tratar das principais caractersticas e do princpio de funcionamento do diodo emissor de luz, com o objetivo de capacitar o leitor a utilizar esse componente em suas atividades.

Para a boa compreenso do contedo e desenvolvimento das atividades contidas neste fascculo, o leitor dever estar familiarizado com os conceitos relativos a:

Diodo semicondutor.

Diodo emissor de luz

O diodo emissor de luz um tipo especial de juno semicondutora que emite luz quando diretamente polarizada. A sigla LED surgida do termo ingls Light Emitting Diode, a denominao amplamente utilizada nas referncias a esse componente.

A forma adotada para se representar o LED em diagramas de circuito essa mostrada na Fig.1.

Fig.1 Representao de circuito de um diodo emissor de luz.

LEDs so encapsulados nas mais diversas configuraes, algumas das quais esto ilustradas na Fig.2.

Fig.2 Alguns encapsulamentos tpicos de LEDs.

O ctodo do LED pode ser identificado como sendo o terminal localizado prximo ao corte lateral na base do encapsulamento, conforme indicado na Fig.3.

Fig.3 Identificao do ctodo de um tipo comum de LED.

LEDs so largamente utilizados como mostradores luminosos em uma variedade de equipamentos eletro/eletrnicos, em dispositivos de controle remoto, em sensores de alarmes residenciais ou industriais, ou mesmo como fontes de luz em sistemas de comunicaes pticas.

Dentre as caractersticas principais do diodo emissor de luz, pode-se destacar:

Baixo consumo de energia.

Imunidade a vibraes mecnicas.

Pequenas dimenses.

Alta durabilidade.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO

Como ilustrado na Fig.4, quando o diodo emissor de luz polarizado diretamente, entra em conduo, permitindo a circulao de corrente.

A corrente atravs do LED se processa atravs da injeo de lacunas provenientes do lado p e de eltrons, do lado n da juno. Dessa forma, uma grande quantidade de eltrons e lacunas coexistem em uma estreita regio nas proximidades da juno.

Fig.4 Diodo emissor de luz no regime de conduo.

A coexistncia de eltrons e lacunas possibilita a ocorrncia de processos de recombinao eltron/lacuna. Recombinao o nome que se d ao processo de captura de eltrons por lacunas existentes nas ligaes entre tomos do cristal semicondutor. Nesse processo, o eltron libera energia na forma de um fton de luz, conforme ilustrado na Fig.5.

Fig.5 Emisso de ftons por processos de recombinao na juno pn.

PARMETROS CARACTERSTICOS DO LED

A seguir so apresentados alguns dos parmetros de especificao de um LED.

CORRENTE DIRETA NOMINAL

A corrente direta nominal, denotada pelo parmetro IF o valor de corrente de conduo especificado pelo fabricante para o qual o LED apresenta um rendimento luminoso timo. Esse valor tipicamente 20mA para LEDs disponveis comercialmente.

CORRENTE DIRETA MXIMA

A corrente direta mxima, denotada pelo parmetro IFM, corresponde ao valor mximo da corrente de conduo que pode fluir atravs do LED, sem que este venha a sofrer ruptura estrutural.

TENSO DIRETA NOMINAL

A tenso direta nominal, denotada pelo parmetro VF a especificao fornecida pelo fabricante para a queda da tenso tpica atravs do LED quando a corrente de conduo atinge o valor nominal IF , como ilustrado na Fig.6.

Fig.6 Queda de tenso e corrente nominais em um LED.

TENSO INVERSA MXIMA

A tenso inversa mxima, denotada pelo parmetro VR, a especificao para o valor mximo da tenso inversa que pode ser aplicada ao LED sem que este venha a sofrer ruptura. A tenso inversa mxima em LEDs comerciais tipicamente da ordem de 5V.

A Tabela 1 lista as caractersticas de alguns LEDs disponveis comercialmente.

Tabela 1 Parmetros caractersticos de alguns LEDs comerciais.

LEDCorVF (IF = 20mA)IF mx

LD 30Cvermelho1,6V100mA

LD 37Iverde2,4V60mA

LD 35Iamarelo2,4V60mA

O diodo emissor de luz pode ser testado seguindo o mesmo procedimento de teste do diodo comum; ou seja, com o emprego de um multmetro selecionado para medio de resistncia. O painel do instrumento deve indicar valores de alta e baixa resistncia ao se alternar a posio dos terminais de conexo do multmetro aos terminais do LED. Geralmente o LED acende durante o teste com polarizao direta.

OUTROS TIPOS DE LEDs

LED BICOLOR

O LED bicolor consiste essencialmente de dois LEDs colocados em um nico encapsulamento, conforme ilustrado na Fig.7. Esse dispositivo tem trs terminais, um dos quais comum a ambos os LEDs do encapsulamento. A cor da luz emitida pode ser selecionada alimentando-se o par de terminais referente a essa cor.

Fig.7 LED bicolor e representao de circuito das conexes eltricas.

LED INFRAVERMELHO

Existem LEDs que emitem luz no infravermelho, que uma forma de radiao invisvel ao olho humano. Apesar de no se poder observar a luz emitida de um LED infravermelho, esse dispositivo apresenta o mesmo princpio de funcionamento dos LEDs convencionais.

LEDs infravermelhos so utilizados principalmente em alarmes residenciais e industriais, em dispositivos de controle remoto e em sistemas de comunicaes pticas.

UTILIZAO DO LED

O emprego do LED em tenses contnuas exige a fixao da sua corrente direta nominal. A limitao da corrente pode ser feita atravs de um resistor conectado em srie com o LED.

A Fig.8 ilustra o diagrama de um circuito retificador de onda completa que utiliza um LED como indicador de fornecimento da tenso de sada do circuito.

Fig.8 Circuito retificador de onda completa com LED indicador da tenso cc.

O valor de resistncia do resistor limitador pode ser obtido da expresso

(1)

onde

Vcc = tenso de sada da fonte.

VF = tenso nominal de conduo do LED.

IF = corrente nominal de conduo do LED.

Exemplo 1: Determinar a resistncia do resistor limitador para uma fonte que fornece uma tenso cc de 10 V, para utilizao de um LED LD30C, como mostrador luminoso.

Da segunda linha da Tabela 1, tem-se que

VF = 1,6 V , IF = 20 mA

Utilizando o valor Vcc=10 V da Tabela 1, resulta,

( Rlim = 420 (

Nessas condies, a potncia dissipada no resistor seria,

P = (Vcc VF ) ( IF = (10 1,6) ( 0,02 = 8,4 ( 0,02

( P = 168 mW

Apndice

QUESTIONRIO

1. O que um diodo emissor de luz e qual a sigla utilizada para sua representao?

2. Quais as caractersticas principais de um diodo emissor de luz?

3. Qual a forma adequada de polarizao de um diodo emissor de luz?

4. Que parmetros so normalmente utilizados pelo fabricante para representar as condies e limites de operao de um diodo emissor de luz?

5. Que aplicaes fazem uso do diodo emissor de luz que emite no infravermelho?

BIBLIOGRAFIA

CURSO DE SEMICONDUTORES; diodos emissores de luz. So Paulo. Nova Eletrnica, (38): 121-3, abr./80

DAMAYE, R. Optoeletrnica: Fundamentos tericos y aplicaciones practicas Opto-electronique; bases thoriques et applications pratiques Trad. de Daniel Santano y Leon. Madrir, Paraninfo, 1974, 243 pp. ol.

DEBOO G. J. BURROUS, C. N. Integrated circuits and semiconductor devices: theory and aplications. New York, Mc Graw-Hill, 1971, 655pp.

SINGH, J., Semiconductor optoelectronics: Physics and Technology, New York, McGraw-Hill, Inc., 1995.

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