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Esta página, é dedicada a todos que queiram saber e entender, sobre uma das maiores invenções do Século 20. Tudo começou quando o Professor Nick Holonyak Jr. da Universidade de Illinois/EUA, inventou o primeiro LED vermelho difuso - light-emitting-diode, em 1962.

O que  LED?

  1. LED é o acrônimo para Light-Emitting-Diodes (diodos emissores de luz) e estão disponíveis em encapsulamentos comerciais de 3mm, 5mm e 10mm e outras formas, nas cores vermelha, verde, laranja, azul, branca entre outros. Os famosos LEDs de alto brilho mais encontrados no mercado são azul, branco, vermelho, amarelo, rosa,  lilás, verde e roxo.


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.

O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D = Light-Emitter-Diode ), mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada nas lâmpadas convencionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, dentre outras. Nos LEDs, a transformação de energia elétrica em luz é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado sólido ( Solid State ).

O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo e outro, chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente elétrica e, consequentemente, a geração ou não de luz.

Os parâmetros dos LEDs

Primeiramente, procure saber os parâmetros do seu LED, geralmente especificado como If e Vf nos manuais técnicos. 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

BENEFÍCIOS NO USO DOS LEDs

Maior vida útil: Dependendo da aplicação, a vida útil do equipamento é longa, sem necessidade de troca. Considera-se como vida útil uma manutenção mínima de luz igual a 70%, após 50.000 horas de uso

HISTÓRICO

Apesar do LED ser um componente muito comentado hoje em dia, sua invenção, por Nick Holonyak Jr., aconteceu em 1963, somente na cor vermelha, com baixa intensidade luminosa (difuso) ( 1 mcd ). Por muito tempo, o LED era utilizado somente para indicação de estado, ou seja, em rádios, televisores e outros equipamentos, sinalizando se o aparelho estava ligado ou não.
O LED de cor amarela foi introduzido no final dos anos 60. Somente por volta de 1975 surgiu o primeiro LED verde – com comprimento de onda ao redor de 550 nm, o que é muito próximo do comprimento de onda do amarelo, porém com intensidade um pouco maior, da ordem de algumas dezenas de milicandelas.
Durante os anos 80, com a introdução da tecnologia Al ln GaP, os LEDs da cor vermelha e âmbar conseguiram atingir níveis de intensidade luminosa que permitiram acelerar o processo de substituição de lâmpadas, principalmente na indústria automotiva.
Entretanto, somente no início dos anos 90, com o surgimento da tecnologia InGaN foi possível obter-se LEDs com comprimento de onda menores, nas cores azul, verde e ciano, tecnologia esta que propiciou a obtenção do LED branco, cobrindo, assim, todo o espectro de cores.
Até então, todos estes LEDs apresentavam no máximo de 4.000 a 8.000 milicandelas, com um ângulo de emissão entre 8 a 30 graus. Foi quando, no final dos anos 90, apareceu o primeiro LED de potência Luxeon, o qual foi responsável por uma verdadeira revolução na tecnologia dos LEDs, pois apresentava um fluxo luminoso ( não mais intensidade luminosa ) da ordem de 30 a 40 lumens e com um ângulo de emissão de 110 graus.
Hoje em dia, temos LEDs que atingem a marca de 120 lumens de fluxo luminoso, e com potência de 1,0 – 3,0 e 5,0 watts, disponíveis em várias cores, responsáveis pelo aumento considerável na substituição de alguns tipos de lâmpadas em várias aplicações de iluminação.

OS LEDs NÃO LIBERAM CALOR

A luz emitida pelos LEDs é fria devido a não presença de infravermelho no feixe luminoso. Entretanto, os LEDs liberam a potência dissipada em forma de calor e este é um fator que deve ser levado em consideração quando do projeto de um dispositivo com LEDs, pois a não observância deste fato poderá levar o LED a uma degradação acentuada do seu fluxo luminoso, bem como redução da sua vida útil. Boa parte da potência aplicada ao LED é transformada em forma de calor e a utilização de dissipadores térmicos deverá ser considerada a fim de que o calor gerado seja dissipado adequadamente ao ambiente, permitindo que a temperatura de junção do semicondutor ( Tj ) esteja dentro dos limites especificados pelo fabricante. Na Figura 4 apresentamos uma ilustração de um LED convencional de 5 mm e podemos observar que o caminho da potência dissipada em forma de calor é o mesmo da corrente elétrica, e esta disposição é feita pela trilhe de cobre da placa de circuito impresso. Já na Figura 5, apresentamos um LED de potência com encapsulamento, no qual podemos observar que os caminhos térmico e elétrico são separados e a retirada de calor é feita através do acoplamento de um dissipador térmico à base do LED, garantindo, com isto, uma melhor dissipação.

Cientistas e Inventores que também desenvolveram trabalhos, que levou na descoberta do Led.

Henry Joseph Round (1881-1966)-  A primeira descrição sobre aeletroluminescência, o princípio básico dos LEDs, foi escrita por este científico britânico ao observar que certos semicondutores emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles.Round, um dos pioneiros do rádio, observou o fenômeno no momento em que aplicava tensão sobre semicondutores para tentar melhorar a amplificação dos sinais de rádio. Enviou sua descrição à revista Electrical World, cuja publicação foi realizada no dia 9de fevereiro de 1907.

Oleg Vladimirovich Lósev(1903-1942) - Publicou a primeira pesquisa divulgada sobre os LEDs em 1927,primeiramente num jornal russo e, posteriormente, em vários meios britânicos e alemães. Lósev foi um cientista e investigador de muito talento, especializadoem telecomunicações e eletrónica, que percebeu algo que já havia sido observadoanteriormente por Henry Joseph Round: ossemicondutores utilizados nos recetores de rádio emitiam luz ao serematravessados por uma corrente elétrica. Fabricou então um diodo cristalino com óxidode zinco e carboneto de silício que,tal como pensava,  emitiu fotões ao ser atravessado por corrente. Lósev patenteou o relé de luz “LightRelay” e oseu uso em telecomunicações. O cientista faleceu em 1942, à idade de 39 anos, antes de ter a oportunidade de desenvolver seu invento.

Nick Holonyak Jr. (1928) - Durante o período em que trabalhou para a General Electric, esteengenheiro norte-americano inventou em 1962 o primeiro LED em espetrovisível. Um ano depois, declarou na Reader’s Digest que as lâmpadas deLEDs substituiriam as incandescentes inventadas por ThomasEdison. Após dedicar-se a dar classes de engenharia elétrica e informática naUniversidade de Illinois, há mais de uma década lida exclusivamente compesquisas (é também o pai do laser deponto quântico) e desenvolve aplicações LED naPhilips Lumileds Lighting Company.

Shuji Nakamura (1954)  - EngenheiroEletrônico, Professor da Universidade de Santa Bárbara (UCSB), lhe devemos o primeiro LED GaNde alto brilho eo descobrimento dos LEDs de luz azul;trabalho que posteriormente fez possível chegar aos LEDs de luz branca,utilizados para a iluminação.

Nakamura também desenvolveu os LEDs ultravioletas,que permitem esterilizar a água, além de ser quem descobriu o laser azul, que possibilitou a tecnologia blu-ray coma qual a capacidade de armazenamento de dados em dispositivos, como o DVD, se quintuplicou.

Vantagens e aplicações da “lâmpada do futuro”

Quando refere-se à tecnologia LED, o Professor Nick Holonyak Jr.utiliza a expressão “lâmpada do futuro” porque “a própria corrente é a luz”. A sua eficiência é muito alta comparada com a de outras tecnologias, tanto em duração como em consumo energético (75 % menos do que as fontes incandescentes). Além disso, os LEDs nãoficam quentes, garantem um rendimento luminosoexcelente já no primeiro momento, não se vêm afetados pelas vibrações, podem ser utilizados em dispositivos bem pequenos e sua luz é muito parecida à luz do dia, areduzir, portanto, o cansaço da vista ao guiar.

 

Fontes:

http://www.inmesol.pt/blog/quem-inventou-o-led

http://www.circuitstoday.com/invention-history-of-light-emitting-diode-led

http://www.computer-museum.ru/connect/losev.htm





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