O que é e como utilizar LEDs

texto produzido por Marcelo S. Motitsuki AutoSom.net http://autosom.net 07/05/2007 - melhoria dos cálculos e descrição das variáveis

O que é LED?
LED é o acrônimo para Light Emitting Diodes (diodos emissores de luz) e estão disponíveis em encapsulamentos comerciais de 3mm, 5mm e 10mm nas cores vermelha, verde, laranja, azul, branca entre outros. Os famosos LEDs de alto brilho mais encontrados no mercado são azul, branca, vermelha e verde.

LEDs são diodos especiais que emitem luz quando conectados a uma bateria. Cada LED tem um sanduíche semi-condutor em seu interior. Quando a eletricidade é aplicada, os elétrons apenas fluem para uma direção e pulando de uma camada para a outra do sanduíche atraídos por outra partícula positiva. Quando a partícula negativa e positiva se combina, um quantum de energia é emitido na forma de um fóton de luz. A cor do LED é resultado do material que o LED é feito, tipicamente de elementos como galênio, arsênio e fósforo.

Os LEDs vieram para tomar lugar das lâmpadas incandescentes e atualmente já podem ser vistos em semáforos e outras aplicações.

Os LEDs são mais duráveis, mais brilhosos, não esquentam e consomem menos energia. A luz além de ter mais brilho pode ser branca ao contrário das lâmpadas incandescentes que são amarelas. O melhor é que eles são muitas vezes mais duráveis que lâmpadas incandescentes. Uma lâmpada de semáforo dura cerca de um ano, o LED desde que utilizado dentro dos parâmetros de trabalho, vai durar 10 anos!

O tamanho mais comum no mercado é o LED de 5mm.

Os de 10mm, por ser maior, não implica em maior luminosidade, pois o material que produz a luminosidade é a mesma que no de 5mm.

Vamos mostrar com este texto como utilizar o LED em aplicações automotivas utilizando a fonte de 12 Volts da bateria.




Como ligar um LED?


Led azul ligado a 3 Volts consumindo 18.8mA

O LED tem polaridade, o terminal negativo (chamado de catodo) é a perna mais curta, se ligar invertido ele não acende e se ligar sem resistor numa fonte de tensão acima da suportada, ele vai durar uns 5 segundo e queimar, chegando a cheirar plástico queimado.

A tensão de alimentação de um LED depende de suas características que variam com o tipo e cor de cada LED.

Os parâmetros dos LEDs

Primeiramente, procure saber os parâmetros do seu LED, geralmente especificado como If e Vf nos manuais ténicos. Na dúvida pergunte ao vendedor a tensão do LED. A caráter de curiosidade veja alguns valores:

Leds vermelhos:
If = 15mA
Vf = 1,8 Volts
R = 1K Ohms quando ligado na bateria de 12 Volts

Leds verdes, amarelos, laranja:
If = 20 a 25 mA
Vf = 2,1 Volts
R = 470 Ohms quando ligado na bateria de 12 Volts

Azuis e Brancos:
Vf = 2,8 a 4,2 Volts
If = 15 a 30 mA
R = 470 Ohms quando ligado na bateria de 12 Volts

Se você não souber quais os parâmetros do LED você pode deduzir utilizando seguinte método:

Materiais necessários:
- fonte de tensão variável
- multímetro

se o LED é azul, aplique uma tensão de 4 Volts e meça a corrente, com isto você estipulou uma tensão de trabalho Vf e verificou a corrente If. Depois basta calcular o resistor utilizando esses valores. Lembre-se que para cor de LED, a tensão de trabalho é diferente.


Ajustando a fonte de tensão para 4 volts


LED branco sendo alimentado por 4 Volts e consumindo 24,9 mA

É ideal que o LED trabalhe entre 15 e 30mA, dependendo do LED, veja a tabela acima.

Outro parâmetro interessante é o Iff (corrente de pico repetitivo)
Se montar um circuito (oscilador) que pulse no led numa frequência de 1KHz ou mais (tempo do ciclo em 1ms ou menos) poderá ser aplicado no led até cinco vezes mais corrente e haverá você poderá ter cerca de 3 vezes mais luminosidade.

 

Calculando o resistor para ligar o LED a uma fonte de tensão, no caso a bateria do carro.

Fórmulas utilizadas:
R = U/I
Rres = (Vbat - Vled)/Iled
Vres = Vbat - Vled
Pres = Vres * I = (Vbat - Vled)*I

R = resistência
U = tensão
I = corrente
Rres = Resistência do resistor
Vres = Tensão no resistor
Pres = Potência dissipada no resistor

Supondo dados do LED:
Vled = 4 Volts (tensão do LED)
Iled = 25mA = 0,025A (corrente de trabalho no LED)

Vbateria = 14 Volts

Rres = (14 - 4)/0,025A = 400 Ohms (valor do resistor)
Pres = (14 - 4)*0,025A = 0,25 Watts (potência do resistor)

O valor comercial mais próximo é de 330 ou 470 Ohms, vamos optar pelo 470 Ohms, pois o LED trabalhará um pouco abaixo de sua capacidade máxima, garantindo a longa vida.

Valores comerciais de resistores, veja a tabela abaixo, basta multiplicar ou dividir por múltiplos de 10:
10
15
22
24
33
39
47
56
68

As potências de resistores mais encontrados:
1/4 watt (um quarto de watt)
1 watt
5 watts
10 watts

Resistor não tem polaridade, então você pode ligar ele no positivo do LED (anodo, perna maior) de qualquer jeito.

Se mudar o valor do resistor, pra cima ou para baixo do valor calculado, vai variar a intensidade no LED. Mas tudo tem limite. Se aumentar demais o resistor o led mal acende e se baixar demais a corrente fica muito alta e o LED queima.

Ligando o LED, na prática

Materiais utilizados:



- Espaguetes termo-retrácteis
- Resistor de 1/4 Watt
- Resistor de 5 Watts
- Leds azuis de 5mm
- fio paralelo
- fonte de tensão regulável (foi projeto de 2o ano técnico eletrônico)

De acordo com o que foi calculado, devemos utilizar um resistor de 470 Ohms para ligar o LED a uma bateria de carro que pode chegar a 14 Volts com o carro andando.


LED azul em série com um resistor de 470 Ohms consumindo 21,8mA
O resistor é ligado no anodo (perna maior do LED, no interior do led, o anodo é a parte menor)
resistor não tem polaridade, então pode ser ligado de qualquer forma


LED branco ligado em resistor de 470 Ohms consumindo 22,9mA


LED azul com resistor de 330 Ohms em 14 Volts consumindo 30,4mA, oferecendo uma maior intensidade de luz, mas consumindo uma corrente maior.


Veja a diferença do LED branco para o LED azul

Ao ligar 2 LEDs no carro, procure utilizar um resistor para cada LED, assim as características de um LED não influenciarão no outro LED. Tive problemas ao ligar LEDs em série (considerando a soma das tensões dos LEDs) e em paralelo (considerando a soma das correntes dos LEDs).

 

Dicas:
"Tem uma loja na St Ifigênia, na Rua General Couto Magalhães nº 221 (atrás da rua Andradas e do Poupa Tempo) que trabalha praticamente só com resistores. Alí você achará qualquer valor de dissipação. O fone deles é (11) 3337-8658/3331-9337. Sempre compro lá, principalmente quando a quantidade é grande." Djimi - Demitrius Orsi Oliveira

Links interessantes:
http://www.luxeonstar.com/index.html
http://www.optiled.biz/indexmore.html
troque sua lampada por LEDs no mesmo soquete http://www.superbrightleds.com/1157.htm
inúmeras aplicações com LEDs http://www.theledlight.com/
acessorios automotivos http://www.autopure.com/CarAccessories.htm
procure no Google: http://google.icq.com/search/results/?q=LED+light

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