Tudo o que você precisa saber sobre LEDs: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Um diodo emissor de luz é um dispositivo eletrônico que emite luz quando a corrente passa por ele. Os LEDs são componentes eletrônicos pequenos, extremamente eficientes, brilhantes e baratos. As pessoas pensam que os LEDs são apenas componentes emissores de luz comuns e tendem a ignorar os fatos e características interessantes dos LEDs. Neste instrutível, ensinarei 'Tudo o que você precisa saber sobre LEDs', que inclui suas classificações de funcionamento, corrente e potência, construções, tipos, calculadora de resistor para LEDs, usos, testes e um circuito de LED simples.

Aqui está um link para o aplicativo Android gratuito 'LED Resistor Calculator': LED Resistor Calculator. Este aplicativo ajuda a calcular o valor do resistor apropriado necessário para um LED.

História do LED

O capitão Henry Joseph Round foi um dos pioneiros do rádio e recebeu 117 patentes. Ele foi o primeiro a relatar a observação de eletroluminescência de um diodo, levando à descoberta do diodo emissor de luz. Vladimirovich Losev observou a emissão de luz das junções de ponto de contato do carborundo. No decorrer de seu trabalho como técnico de rádio, ele percebeu que diodos de cristal usados em receptores de rádio emitiam luz quando a corrente passava por eles. Em 1927, Losev publicou detalhes em um jornal russo sobre seu trabalho com diodos emissores de luz. Alguns anos depois, Nick Holonyak Jr. inventou o primeiro LED de espectro visível (vermelho) em 1962, enquanto trabalhava como cientista consultor no laboratório da General Electric Company em Syracuse, Nova York.

Lista de peças:

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Etapa 1: Composição e Trabalho

IMAGEM:

1. Remoção de um LED.
2. Vista superior dos eletrodos do LED. (maior - cátodo, menor - ânodo).
3. Close do ânodo e cátodo do LED. (LED cortado ao meio).
4. Ânodo e cátodo do LED removidos do invólucro de plástico.

Composição

Os LEDs mais comuns são compostos de Gálio (Ga), Arsênico (As) e Fósforo (P). Os LEDs modernos não são apenas do tipo GaAsP - outras cervejas de semicondutores são abundantes! Esses semicondutores também são usados em vários outros componentes eletrônicos.

Trabalhando

Um LED é um diodo de junção P-N que emite luz. Quando um LED está em polarização direta, ele emite luz em vez de calor gerado por um diodo normal. Quando a junção P-N está em polarização direta, no caso de um LED alguns dos buracos combinam com os elétrons da região N e alguns dos elétrons da região N combinam com o buraco da região P-. Cada recombinação irradia luz ou fótons.

Os LEDs têm polaridade e, portanto, não funcionam se estiverem conectados em polarização reversa. O método mais fácil de verificar a polaridade do LED comum é segurar o LED próximo ao olho. Você verá que existem dois eletrodos. O mais grosso é o cátodo (-). A luz é emitida pelo cátodo. O eletrodo mais fino é o ânodo (+). [Embora este método de verificação de polaridade não funcione para alguns LEDs, como LEDs de alta eficiência, etc., onde o oposto é verdadeiro]. Geralmente os LEDs são fabricados de forma que o comprimento dos fios do cátodo e do ânodo sejam diferentes. Devido a isso, os LEDs são fabricados com o cabo do ânodo (+) mais longo do que o cabo do cátodo (-). Isso também torna mais fácil determinar a polaridade. Observação: Alguns fabricantes mantêm os dois cabos do eletrodo com o mesmo comprimento. Para testar a polaridade, você precisará usar um multímetro.

Etapa 2: classificações de corrente e potência, lei de Haitz

IMAGEM: Símbolo LED

Os LEDs infravermelhos comuns podem funcionar até ~ 1,5 V, mas os LEDs vermelhos comuns precisam de ~ 1,8V, os LEDs verdes comuns precisam de ~ 2V e os LEDs azuis e brancos comuns (que obviamente são azuis com revestimento de fósforo) precisam de bons 3V.

Os LEDs não têm uma "classificação de voltagem"; eles são movidos pela corrente. O brilho é aproximadamente proporcional à corrente, e não diretamente proporcional à voltagem. Em qualquer corrente particular, eles terão uma tensão direta, mas que é secundária à corrente, que é o principal fator que deve ser controlado.

Avaliações atuais

As classificações atuais dos LEDs são semelhantes às classificações de tensão. Os LEDs geralmente têm uma classificação de corrente padrão. A maioria dos LEDs requer cerca de 5 a 25 mA. A corrente exigida por um LED às vezes depende da cor do LED. Se você fornecer corrente em excesso, o LED queimará e será danificado. Por outro lado, se você fornecer corrente muito baixa, o LED não produzirá sua saída máxima. LEDs vermelhos / verdes ultrabright modernos podem fornecer saída aceitável (para uso de status, etc.) em apenas 1mA

Classificações de poder

Um LED pode ter várias classificações de energia dependendo de seu tipo, construção e classificações de corrente, etc. Os LEDs também vêm em pacotes de 'LED de alta potência'. Os LEDs são menos ineficazes do que as lâmpadas convencionais, como lâmpadas fluorescentes compactas e lâmpadas incandescentes.

Lei de Haitz

Ele afirma que a cada década, o custo por lúmen (unidade de luz útil emitida) cai por um fator de 10, e a quantidade de luz gerada por pacote de LED aumenta por um fator de 20, para um determinado comprimento de onda (cor) de luz. É considerado a contraparte do LED à lei de Moore, que afirma que o número de transistores em um determinado circuito integrado dobra a cada 18 a 24 meses. Ambas as leis dependem da otimização do processo de produção de dispositivos semicondutores.

Etapa 3: construir

IMAGEM:

1. LED básico.
2. LED de cúpula.
3. LED SMD (grande).
4. LED SMD (pequeno).
5. Display LED usado no display de 7 segmentos.

Os LEDs são produzidos em uma variedade de formas e tamanhos. A cor das lentes de plástico costuma ser igual à cor real da luz emitida, mas nem sempre. Por exemplo, o plástico roxo é frequentemente usado para LEDs infravermelhos, e a maioria dos dispositivos azuis tem invólucros incolores. LEDs modernos de alta potência, como aqueles usados para iluminação e retroiluminação, são geralmente encontrados em pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD). Alguns LEDs possuem lentes de plástico difuso.

LED básico

O LED básico é um dos LEDs mais usados. Devido a sua popularidade, seu preço é relativamente mais barato em comparação com outros LEDs. Parece muito básico e o design é muito simples.

LED domo

Este é um tipo de LED com a forma de um 'Domo'. Esta forma é projetada para aumentar a área para a qual a luz é transmitida. Em outras palavras, o Ângulo de Emissão (Circunferência) da Luz do LED é maior do que o LED Básico. Isso geralmente é controlado por quão longe eles colocam o emissor de luz da cúpula. As folhas de especificações quase sempre fornecem um "ângulo de meia potência" (o ângulo fora do eixo no qual você está vendo apenas metade do brilho). Se quiser um ângulo de emissão muito mais amplo, você pode cortar a cúpula com uma ferramenta dremel. Se você se importar, poderá lixar ou polir a extremidade, mas não é necessário. Quanto mais perto você cortá-lo do dispositivo de emissão, maior será o ângulo. Mas tome cuidado para não cortar muito perto, porque há um pequeno fio ali que geralmente não pode ser visto a olho nu. Embora este tipo de LED seja um pouco mais caro do que um LED básico.

LED SMD

Esse tipo de LED geralmente tem um tamanho muito pequeno. SMD significa Dispositivo montado em superfície. E, como o nome sugere, esse LED é soldado na superfície do PCB, ao contrário dos componentes convencionais 'passantes'. Esses LEDs são geralmente soldados por máquinas (robôs de soldagem precisos) e são extremamente difíceis de soldar manualmente (embora não seja impossível soldar SMD LEDs manualmente). Para soldar LEDs SMD manualmente, você só precisa de um ferro de solda de ponta fina, um pouco de solda fina, uma luz brilhante e possivelmente uma lente de aumento e algumas habilidades de soldagem boas e precisas.

Display LED

Este tipo de LED é usado principalmente em monitores, pois seu formato é plano.

Etapa 4: Tipos

IMAGEM:

1. LEDs de cúpula.
2. LEDs de infravermelho.
3. LED de exibição de 7 segmentos
4. LED tricolor (LED de mudança de cor).

LED de cor

Os LEDs coloridos e brancos são usados principalmente em indicadores, lâmpadas, equipamentos de iluminação, etc. Eles são um dos LEDs mais comumente usados

LED de mudança de cor (LED Tri / Bi Color)

Nesse tipo de LED, a cor emitida pelo LED muda em um determinado período de tempo. Um minúsculo circuito integrado (IC) é incorporado a este LED para controlar o tempo de espera entre a transição das várias cores. Os LEDs tri / bicolor não mudam de cor; na verdade, são dois LEDs separados (geralmente um vermelho e um verde) em um pacote. Você gira um ou outro para produzir duas cores e ambos para fazer uma terceira.

LED infravermelho (IR)

Este tipo de LED emite raios infravermelhos de luz. Esses raios infravermelhos não podem ser vistos pelo olho humano. Este tipo de LED geralmente funciona em uma frequência de transmissão de 38KHz. O projetista modula o LED como uma forma de o receptor diferenciá-lo de outras fontes de infravermelho. Os LEDs também são modulados em frequências muito baixas para simplesmente mostrar um LED piscando e, muitas vezes, são modulados em frequências relativamente altas com ciclo de trabalho variável para controlar efetivamente seu brilho. E então alguns são modulados em frequências muito mais altas para enviar dados (como usado em fibra óptica, por exemplo). É usado principalmente em dispositivos de comunicação com controle remoto e de pequeno alcance. Você pode testar um LED infravermelho visualizando-o sob uma câmera enquanto uma corrente é aplicada ao LED. Em outras palavras, as câmeras podem detectar os raios infravermelhos emitidos pelo LED. As câmeras que não têm um filtro de bloqueio de infravermelho geralmente podem ver perto de infravermelho muito bem (e tendem a ser câmeras baratas, principalmente câmeras de segurança). Mas deve ser mencionado que até mesmo algumas câmeras de telefone celular não veem muito bem os LEDs de infravermelho por causa de seu filtro de bloco de infravermelho.

LED de exibição de 7 segmentos

Um LED de exibição de 7 segmentos é um LED que consiste em 7 LEDs de exibição conectados na forma de um 8. É usado em calculadoras, exibições, etc. Um LED semelhante a este também é usado para exibir alfabetos.

LED UV

Os LEDs UV emitem raios de luz ultravioleta. Esses raios têm várias aplicações, como esterilização, purificação de água, etc.

Etapa 5: Calculadora de resistor para LEDs

IMAGENS:

1. Vários resistores e um LED.
2. Logotipo do aplicativo Calculadora de resistência de LED.

Portanto, a pergunta mais comum sobre os LEDs é o resistor apropriado para usar junto. O motivo pelo qual um resistor é usado junto com os LEDs é para protegê-los do excesso de corrente que pode queimar e danificar o LED. Mas escolher o LED certo não é tão simples. Porque? Bem, se você escolher uma resistência muito alta, o LED não emitirá sua luz máxima. E se você tiver uma resistência baixa, há chances do LED ficar danificado.

Então, uma fórmula simples foi inventada:

Resistência = (tensão da fonte - tensão do LED) / (corrente do LED / 1000)

* Lembre-se de que a corrente do LED está em miliamperes (mA)

Para tornar esse cálculo mais fácil, você pode usar esta calculadora de resistência de LED de aplicativo Android gratuita. É um aplicativo desenvolvido especialmente para este Instructable. Outros recursos e mais funções relacionadas à eletrônica e calculadoras serão adicionados a este aplicativo. O aplicativo foi desenvolvido pela BluBot Technologies. Você pode conferir seus Instructables e contatá-lo através de seu Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Ele também realiza vários outros projetos no desenvolvimento de Apps, Websites, Programas de Computador, etc. Você pode contatá-lo através de seu website.

Etapa 6: Usos

IMAGEM:

1. Controle remoto da TV sem botão pressionado.
2. Controle remoto da TV com botão pressionado e flash LED de infravermelho detectado.
3. Faixa de LEDs de cúpula de uma lanterna de emergência.
4. Flash LED de uma câmera de smartphone.
5. LEDs indicadores de alimentação de um laptop.

LEDs são usados em todos os lugares. Do flash do seu telefone ao sistema de som do seu carro, às luzes do jardim e à tela da TV. Basicamente, sua natureza adaptativa e eficiência lhes deram um lugar na maioria dos aparelhos eletrônicos.

Alguns dos usos mais conhecidos são:

1. Iluminação.
2. Monitores.
3. Indicadores.
4. Luzes e objetos decorativos.
5. Controle remoto.
6. Esterilização.
7. Purificação da Água.
8. Odontologia e outras aplicações médicas.

Etapa 7: Teste e Circuito

IMAGEM:

1. Multímetro usado para testar LED.
2. Circuito simples com LED.

Testando

Um testador rápido clássico para cor, brilho e polaridade é apenas uma célula tipo moeda de lítio de 3V (por exemplo, CR2032). Apenas toque brevemente nos LEDs de tensão mais baixa para isso, ou eles podem superaquecer!

Alguns LEDs podem ser testados inorder para verificar se estão funcionando corretamente usando um multímetro e seguindo as etapas:

1. Defina o dial do multímetro para a função 'Continiuity'.
2. Agora conecte o ânodo (+) do LED à ponta de prova VERMELHA / Positiva / (+) do multímetro e conecte o cátodo (-) do LED à ponta de prova PRETA / Negativa / (-) do multímetro.
3. Se o LED estiver funcionando, o multímetro começará a emitir um som de 'bipe'. E um valor será exibido na tela do multímetro. Além disso, o LED deve acender.

* Testar um LED usando a função de continuidade de um multímetro geralmente não funciona porque a maioria dos multímetros aplica apenas uma tensão baixa, menos de 1 V, para os testes de resistência e continuidade. Se isso acontecer, o multímetro não emitirá um bipe contínuo; pode emitir um bipe curto. Muitos multímetros têm uma função de teste de diodo, indicada por um símbolo de diodo, que se aplica a até 2 V através do diodo. Isso informará com segurança a polaridade de muitos LEDs, mas não necessariamente dos LEDs azuis e brancos com altas tensões diretas.

Você também pode testar o LED e qualquer outro componente com a ajuda deste circuito: - Testador de componente do sensor eletrônico

O circuito

Este é um dos circuitos mais básicos e versáteis que você pode encontrar, que usa um LED nele. A razão pela qual é um ótimo circuito para começar é que ele também pode verificar o funcionamento de quaisquer outros componentes eletrônicos ou sensores eletrônicos. Você também pode conferir um tutorial detalhado que o ajudará a fazer este circuito: Testador de componente do sensor eletrônico

Vice-campeão no concurso de tecnologia

Segundo prêmio no programa Teach It! Concurso patrocinado pela Dremel