Especificações e Características do Diodo Emissor de Luz

14 de março de 2023 0 Comentários Leitura: 11 min

Entenda os diferentes parâmetros, valores e especificações encontrados nas fichas técnicas de LEDs, Diodos Emissores de Luz e como estes se relacionam com sua operação em circuitos eletrônicos.

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Tutorial de Diodo Emissor de Luz (LED) inclui:

Tutorial de Diodo Inclui:

Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos

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Ao escolher LEDs, diodos emissores de luz, é necessário entender as especificações da folha de dados para que o componente eletrônico ideal possa ser escolhido para o projeto de circuito específico.

Existe uma enorme variedade de diferentes LEDs disponíveis, cada tipo com sua própria folha de dados e especificações. Tudo, desde a cor ao pacote, saída de luz à queda de tensão e muitos outros parâmetros de especificação.

Embora os LEDs sejam, de certa forma, apenas outro componente eletrônico com especificações eletrônicas, isso ajuda a entender como alguns dos parâmetros específicos se relacionam com sua operação em projetos de circuitos eletrônicos.

Também vale a pena lembrar que a tecnologia LED se desenvolveu enormemente nos últimos anos e isso significa que muitos tipos diferentes de LED são usados em uma variedade de áreas diferentes: de lâmpadas de painel de LED a displays alfanuméricos, iluminação de ambientes de LED e muitas outras aplicações, LEDs estão disponíveis em um grande número de formas.

Sumário

Tipo de formato do LED

Os LEDs estão disponíveis em um grande número de formatos, desde lâmpadas LED para iluminação com baioneta e encaixes de parafuso Edison e com uma variedade de potências e tamanhos até displays alfanuméricos e, em seguida, existem as lâmpadas indicadoras de painel simples.

Ao procurar um determinado tipo de LED, é fundamental especificar o tipo necessário em termos de pesquisa para poder restringir a pesquisa e localizar o tipo de LED necessário.

O tipo real de LED obviamente dependerá de sua aplicação final, portanto, vincular o uso final ao formato é essencial.

Existem muitos formatos diferentes para LEDs, e alguns dos principais estão listados abaixo:

Painel LED indicador: As lâmpadas indicadoras foram os primeiros tipos de LED a serem fabricados. As versões com chumbo consistem em pequenos encapsulamentos em forma de cúpula onde a luz máxima emana da extremidade da cúpula do componente longe dos condutores. Componentes de montagem em superfície também estão disponíveis e são indicadores ideais para montagem em placas.Uma variedade de tamanhos está disponível – dois tamanhos populares para as variedades com chumbo são 10 mm de diâmetro e 5 mm de diâmetro para os menores. No entanto, uma variedade de outros tamanhos e formatos estão disponíveis.Para LEDs SMD, os tipos comuns são 5050 (5,0 x 5,0 mm e normalmente cerca de 0,25 watt de dissipação e cerca de 50 lúmen), 3528 (3,5 x 2,8 mm, normalmente cerca de 0,08 watt e 5 lúmen), 2835 (2,8 x 3,5 mm, normalmente cerca de 0,2 watt e 25 lúmens). Apesar de alguns exemplos de tamanhos de LED SMD, há uma enorme variedade de diferentes pacotes amplamente utilizados disponíveis.
Indicador alfanumérico: Uma variedade de formas de indicadores LED alfanuméricos estão disponíveis. Normalmente eles têm um conjunto de sete elementos em uma figura de oito com controle individual de cada elemento e isso cria as várias figuras alfanuméricas que podem ser desejadas. Esses monitores estão disponíveis em vários formatos: formatos duplos em linha para versões com chumbo desses componentes eletrônicos, bem como uma variedade de outros formatos. Esses monitores também estão disponíveis em uma variedade de formatos de componentes de montagem em superfície.
LED de alto brilho: LEDs de alto brilho estão disponíveis em vários formatos. Como muitas vezes são necessários para aplicações de iluminação, eles geralmente vêm como componentes de montagem em superfície para uso em lâmpadas, faixas de iluminação e uma variedade de outros usos.
Lâmpada de LED: As lâmpadas de LED geralmente vêm em formatos de lâmpada padrão que podem ser usados com iluminação doméstica e comercial. Obviamente, formatos mais especializados estão disponíveis agora, pois a iluminação LED é a forma normal de iluminação usada em escritórios, residências e muitas outras áreas, devido à sua eficiência e confiabilidade muito maiores quando comparada a outras formas de iluminação.
LED Chip-On-Board, COB: Este é um recém-chegado ao mercado de LED e mostra uma das muitas maneiras pelas quais a tecnologia LED está se movendo.Os LEDs COB são essencialmente um substrato no qual vários chips de LED (normalmente nove ou mais) são ligados diretamente pelo fabricante e, dessa forma, formam um único módulo.

Estes representam apenas uma fração dos diferentes tipos de LED disponíveis. Ao formular uma especificação, é necessário entender quais tipos estão disponíveis.

Cor do LED

A cor de um LED é obviamente um elemento importante de qualquer especificação de LED porque certas cores são mais aplicáveis a algumas situações do que outras.

Os LEDs tendem a fornecer o que é efetivamente uma única cor. De fato, a emissão de luz se estende por um espectro de luz relativamente estreito.

A cor emitida por um LED é especificada em termos de seu comprimento de onda de pico (lpk) – ou seja, o comprimento de onda que tem a saída de luz de pico. Isso é medido em nanômetros (nm).

A cor do LED, ou seja, o comprimento de onda de pico da emissão do LED governado principalmente pelo material usado para o LED e também pelo processo de fabricação do chip. As variações no processo podem adaptar as variações de comprimento de onda de pico até valores de cerca de ± 10 nm.

Ao escolher as cores dentro da especificação geral do LED, vale lembrar que o olho humano é mais sensível a matiz ou variações de cores em torno da área amarelo/laranja do espectro, ou seja, entre cerca de 560 a 600 nm.

Mesmo pequenas variações de processo podem causar pequenas variações de cor que podem ser bastante perceptíveis se os LEDs laranja forem escolhidos e posicionados lado a lado em um painel frontal. Isso pode afetar a escolha da cor ou a posição dos LEDs, se isso for um problema.

FAIXA DE COMPRIMENTO DE ONDA (NM)	COR	VF _@ 20MA	MATERIAL
< 400	Ultravioleta	3.1 – 4.4	Nitreto de alumínio e gálio (AlN) Nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) Nitreto de alumínio e gálio e índio (AlGaInN)
400 – 450	Tolet	2,8 – 4,0	Nitreto de índio e gálio (InGaN)
450 – 500	Azul	2,5 – 3,7	Nitreto de índio e gálio (InGaN) Carboneto de silício (SiC)
500 – 570	Verde	1,9 – 4,0	Fosforeto de gálio (GaP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosforeto de gálio e alumínio (AlGaP)
570 – 590	Amarelo	2.1 – 2.2	Fosforeto de arsenieto de gálio (GaAsP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosforeto de gálio (GaP)
590 – 610	Laranja / âmbar	2,0 – 2,1	Fosforeto de arsenieto de gálio (GaAsP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaUInP) Fosforeto de gálio (GaP)
610 – 760	Vermelho	1,6 – 2,0	Arseneto de gálio e alumínio (AlGaAs) Fosfeto de arseneto de gálio (GaAsP) Fosfeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosfeto de gálio (GaP)
> 760	Infravermelho	< 1,9	Arseneto de gálio (GaAs) Arseneto de gálio e alumínio (AlGaAs)

Valor da intensidade da luz do LED, Iv

A especificação do LED para a intensidade da luz é importante. A intensidade da luz é governada por uma variedade de fatores, incluindo o próprio chip de LED (incluindo o design, wafer individual, materiais, etc.), o nível de corrente, encapsulamento e outros fatores.

A especificação da intensidade da luz do LED não é de importância crucial para a maioria das aplicações de indicadores, mas com os LEDs sendo usados para iluminação, esse parâmetro é necessário para poder especificar exatamente o que é necessário em muitas situações.

A saída de luz de um LED é quantificada em termos de um único ponto, valor de intensidade luminosa no eixo (Iv). Isso é especificado como millicandella, mcd.

A medição de lv para LEDs não pode ser facilmente comparada com os valores da potência média da vela esférica, MSCP usado para lâmpadas incandescentes.

O valor da intensidade luminosa de um LED deve ser cotado para uma determinada corrente. Muitos LEDs usados como indicadores de painel e funções semelhantes operam em correntes de cerca de 20mA, mas a saída de luz de um LED aumenta com o aumento da corrente.

Esses LEDs usados para aplicações de iluminação serão tipos de alto brilho que operam em níveis de corrente mais altos.

Especificação de corrente/tensão do LED

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente e o nível de luz é uma função da corrente – aumentar a corrente aumenta a saída de luz. É necessário garantir que a corrente nominal máxima não seja excedida. Isso pode causar dissipação excessiva de calor dentro do próprio chip de LED, o que pode resultar em saída de luz reduzida e vida útil operacional reduzida.

Curvas aproximadas típicas de tensão de LED

Em operação, os LEDs terão uma determinada queda de tensão que depende do material usado. A tensão também será ligeiramente dependente do nível de corrente, então a corrente será indicada para isso.

A maioria dos LEDs requer um resistor limitador de corrente em série externo. Alguns LEDs podem incluir um resistor em série e indicam a tensão geral de operação.

Tensão reversa do LED

Os LEDs não são tolerantes a grandes tensões reversas. Eles nunca devem funcionar acima de sua tensão reversa máxima declarada, que normalmente é bem pequena. Se forem, a destruição permanente do dispositivo quase certamente resultará.

Por exemplo, é provável que uma lâmpada indicadora de painel padrão de 20 mA tenha apenas uma classificação de tensão reversa de cerca de 5 volts ou pode ser até um pouco menor.

Se houver alguma chance de uma tensão reversa aparecer no LED, é sempre melhor construir uma proteção no circuito para evitar isso.

Normalmente, a adição de um único diodo de junção PN em série com o LED pode fornecer proteção adequada para a maioria dos projetos de circuitos eletrônicos. Obviamente, o diodo de junção PN deve ser capaz de tolerar a tensão reversa esperada com alguma margem de segurança.

Especificação do ângulo de visão do LED

Pode-se notar que para qualquer LED, e também para qualquer display eletrônico, a saída de luz só pode ser vista em um determinado ângulo, caindo de cada lado do “feixe” principal.

Isso era particularmente aparente nos primeiros LEDs que tinham apenas um ângulo estreito, mas agora os LEDs produzidos têm um ângulo de visão muito melhor.

O ângulo de visão é frequentemente citado como o ângulo para o qual o brilho é maior ou igual a 50% do nominal. Isso significa que, para um LED com um ângulo de visão de 30°, a saída de luz cai 50% em ±15° em cada lado do pico.

Embora a especificação do ângulo de visão para LEDs possa não ser particularmente importante para algumas aplicações, é de grande importância para outras.

Especificação de LED para vida operacional

A intensidade da luz de um LED diminui gradualmente com o tempo. Isso significa que um LED tem uma vida operacional.

Esta especificação de LED é de particular importância quando um LED ou LEDs devem ser usados para aplicações de iluminação. Normalmente não é tão crucial quando o LED é usado como um indicador – aqui uma falha catastrófica é de maior importância.

A especificação do LED para sua vida operacional é geralmente definida nos seguintes termos:

L _70% = Tempo para 70% de iluminação (manutenção do lúmen)

L _50% = Tempo para 50% de iluminação (manutenção do lúmen)

Os padrões afirmam que, durante esses períodos, o LED não deve apresentar grandes mudanças na cromaticidade.

A lógica por trás desses números é que a manutenção de 70% do lúmen equivale a uma redução de 30% na saída de luz. Isso é em torno do valor do limite para detectar reduções graduais na saída de luz.

Onde a saída de luz não é crítica, o valor de manutenção de 50% do lúmen pode ser mais aplicável. No entanto, para aplicações em que as luzes podem ser colocadas lado a lado, quaisquer diferenças serão muito perceptíveis e, portanto, um valor de manutenção de lúmen de 80% pode ser uma especificação mais aplicável.

Os números da vida operacional do LED podem ser da ordem de 50.000 horas ou mais, dependendo do número de manutenção do lúmen usado. Há uma crença de que os LEDs não são itens com vida útil, mas especialmente onde os LEDs são usados para aplicações de iluminação, a vida útil dos componentes precisa ser observada com muito cuidado.

Estas são algumas das principais especificações de LED que provavelmente serão vistas nas fichas técnicas. Antes de escolher um determinado LED é necessário olhar todos os parâmetros para se certificar de que ele é adequado e permitir uma boa margem para a distribuição dos parâmetros dentro da especificação.

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