LED

É uma sigla para “Diodo Emissor de Luz” (ou “Light Emitting Diode”, em inglês). O LED é um diodo semicondutor (junção P-N), esse componente eletrônico emite luz visível ao transformar energia elétrica em luminosa. A luz não é monocromática (como em um laser), mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações energéticas do elétron. Por isso, a tecnologia tem um leque enorme de aplicações, que vão desde lâmpadas até telões em produções cinematográficas. Dentro do led tem um diodo semicondutor, formado pela junção de dois pequenos cristais de silício, impregnados com diferentes materiais, os quais constituem a assim chamada pastilha (“wafer”) que, por sua vez, são cortadas em micropastilhas (“chips”). Os cristais que formam o diodo possuem carga elétrica em polaridades opostas. No processo, os elétrons que estavam em um terminal se recombinam em lacunas no outro, emitindo fótons (pacotes de energia que compõe a luz). Encontramos um material condutor chamado arseneto de alumínio e gálio (AlGaAs). Dopando-se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou amarela.

 

A história do LED começa em 1927, quando o cientista russo Oleg Lesev publicou as primeiras teorias que levariam ao diodo emissor de luz. No entanto, o primeiro LED com luz visível foi apresentado somente em 1962, por Nick Holonyak. Em 1964, a IBM passou a usar LEDs em computadores, quando ele trabalhava em um laboratório da General Electric em Syracuse, no estado de Nova York. A partir de 2000, as luminárias em LED começaram a ganhar espaço nas ruas das cidades do Brasil.

Quando ligamos um LED em uma fonte de energia, não podemos ligar ele direto, ele deve ser ligado a um resistor limitador de corrente. A corrente com que um LED trabalha é dada pelo fabricante. Geralmente, esta corrente está entre 6 e 20 mA. Para quase todos os tipos de LED a tensão sobre ele é próxima de 2 V. Quando uma corrente elétrica atravessa esses semicondutores, ela estimula os elétrons, que liberam energia na forma de luz. Esse método é altamente eficiente, já que a maior parte da energia é convertida diretamente em luz, tornando-as mais econômicas e duráveis. O LED tem capacidade para funcionar por cerca de 50 mil horas, enquanto a luz incandescente dura cerca de mil horas e a fluorescente dez mil horas, ou seja, não só o consumo será menor, como também se terá uma lâmpada com durabilidade maior. Dentre as muitas vantagens de usar uma lâmpada LED, é o fato dela não aumentar a temperatura do ambiente como acontece quanto utilizamos lâmpadas convencionais – aquelas Incandescentes ou Halógenas. Uma lâmpada LED pode durar de 25.000 a 50.000 horas, e isso faz muita diferença a longo prazo. Outra vantagem é que a lâmpada LED quase não emite raios Ultra Violeta. Como principal desvantagem, além do preço, está o fato de que as lâmpadas LED possuem ângulo de abertura menor. Porem a lista de vantagens da tecnologia LED é extensa: maior durabilidade e eficácia energética; baixo custo de manutenção; não emite raios IV e UV; não atrai insetos; acendimento imediato; apresenta flexibilidade de usos, formas, tamanhos e design; são sustentáveis e 100% recicláveis.

O Led possui dois terminais chamados de ânodo (positivo) e catodo (negativo). Para identificar qual dos, basta observar o tamanho dos terminais. A “perninha” maior do LED é o ânodo, e a menor é o catodo. Se ligar o led de forma invertida, o led não queima só não vai acender, pelo fato de o Led ser um diodo comum, que deixa passar a corrente de um lado e do outro não permite a passagem da corrente. A lâmpada de LED fica piscando mesmo quando está apagada, porque o diodo é sensível ao calor e também a uma série de variações (como tensão e corrente). A maioria dos LEDs resistem (sem queimar) até 3v, porém a durabilidade de seu LED poderá ser reduzida. O recomendado é que acima dessa voltagem deve-se utilizar um resistor, na maioria dos casos há uma regra pouco precisa: 5v use um resistor de 220Ω e 12v use um resistor de 1kΩ. Diferentemente de uma lâmpada de filamento, o LED não “queima” de uma vez e deixa de emitir luz repentinamente. O que acontece é que ele vai perdendo sua capacidade inicial de iluminação.

 

Podemos diferenciar entre quatro tipos básicos de LEDs: LED DIP ou Dual In-Line Package. LED SMD ou Surface Mounted Diode. LED COB ou Chip on Board. Os lúmens (lm) são a quantidade de luz emitida por uma fonte luminosa. Essa característica é chamado também de fluxo luminoso. Quanto maior o número de lúmens, maior é a emissão de luz de uma lâmpada. Devemos ter em mente, porém, que nem sempre o maior valor é o melhor. Hoje, a tecnologia é empregada em dispositivos como semáforos, relógios e calculadoras, além de servir de backlight (luz de fundo) para TVs e monitores de vídeo. Também há LEDs do tipo infravermelho, usados em câmeras, alarmes, e controles remotos. O termo backlight das TV de LED e monitor de LED referem-se a dispositivos com tela LCD retroiluminada por LED. A iluminação de fundo (backlight) é necessária para reproduzir as imagens, pois os cristais líquidos que formam o LCD não emitem luz própria. Os LEDs que formam um backlight podem ser organizados em três arranjos distintos: 

Edge-Lit - Equipamentos com arranjo Edge-lit chegam ao mercado com preço menor em relação a painéis FALD por terem fabricação menos complexa. Além disso, eles tendem a ter espessura menor. Distribui os LEDs somente nas bordas da tela.

Direct-Lit - Têm um painel inteirinho de pequenas lâmpadas logo atrás da tela, o que faz com que essa diferença de luz, de apagar e acender, seja um pouquinho melhor do que nas TVs EDGE LED. Distribui os LEDs por todo o painel.

Full-Array - É uma evolução do Direct-LED, por ter mais LEDs que consequentemente ocupam mais regiões por trás da tela. Faz a distribuição usando um número muito maior de LEDs. Isso resulta em níveis incrementados de brilho e contraste.

Essa configuração tem impacto na tecnologia local dimming (escurecimento local) é um recurso presente em algumas TVs e monitores LCD que reduz a iluminação de áreas da tela para reproduzir preto profundo. Isso melhora cores e contraste, mas o efeito depende do arranjo de LEDs no backlight.

A tecnologia MiniLED  (“diodo emissor de luz em miniatura”) utiliza LEDs em miniatura e em grande quantidade para aumentar o controle sobre a luz da tela. Para isso, os miniLEDs são agrupados em zonas. Elas são sincronizadas com o conteúdo exibido de modo que cada ponto do visor receba luz na medida certa. É possível encontrar backlight de MiniLED em linhas de TVs como LG QNED e Samsung Neo QLED. O MiniLED já é uma enorme evolução da tecnologia de LED tradicional, onde a tela é retro iluminada por muitos pequenos LEDs e utiliza um maior número de LEDs menores para criar uma imagem deslumbrante, a grande diferença é que o MicroLED faz isso com níveis ainda mais avançados, pois utiliza LEDs extremamente. Essa tecnologia ideal para necessidades de projetos de EXTREMA resolução, como por exemplo, para espaços de residências, projeto corporativos, artes e outras aplicações que desejam alcançar a maior perfeição possível de visualização. Diferente dos painéis LEDs convencionais, as TVs com mini LED contam com dezenas de milhares de diodos microscópicos que iluminam diferentes regiões da tela de maneira independente.

Por Gricer Jr

Técnico da Griço Eletrônica e Informática