Princípio básico do LED (diodo de emissão de luz)

Princípio básico do LED (diodo de emissão de luz)

Um diodo emissor de luz (LED) consiste da deposição de múltiplas camadas de material semicondutor e assim como um diodo, quando aplicada uma corrente de alimentação direta, ele passa a conduzi-la e liberar fótons, ou seja, emitir luz.
Ao contrário das lâmpadas convencionais que emitem luz em praticamente todo o espectro visível, o LED emite sua luz em apenas comprimentos de onda específicos e esta cor está diretamente relacionada ao material usado durante sua fabricação (dopagem do componente).
Estas dopagens permitem emitir luz nos seguintes comprimentos de onda: vermelha, verde, amarela e azul, enquanto que a luz branca pode ser obtida de duas maneiras:
Durante a fabricação do LED azul, é inserido ais uma camada de fósforo em sua dopagem ou através da combinação das cores RGB: Vermelho (R do inglês red), Verde (G do inglês green) e Azul (B do inglês blue).
Esta segunda opção é muito utilizada em grandes projetores comercializados para festas, mídias como televisão ou grandes obras de arquitetura, onde o profissional prevê campanhas específicas relacionadas a mudança de cores no objeto ou obra iluminada (exemplo o Cristo Redentor no Rio de Janeiro).


Vantagens da tecnologia de LED

Vantagens da tecnologia de LED

Os LEDs oferecem diversas vantagens sobre as demais tecnologias de iluminação, pois os usuários, profissionais e os consumidores domésticos se beneficiam em diversos aspectos como uma grande variedade de cores, dimensões compactas e flexibilidade dos módulos de LED.
Baseado em seu baixo consumo de energia, vida útil longa e intervalos maiores de manutenção, grandes benefícios econômicos são obtidos

Principais benefícios da tecnologia:

* Baixo consumo de energia;
* Alta eficiência luminosa;
* Longa durabilidade;
* Possibilidade de dimerização (em alguns modelos específicos);
* Dimensões reduzidas;
* Alta resistência a ciclos de comutação (liga/desliga);
* Emissão de luz imediata ao acionamento;
* Grande faixa de emissão de temperatura de cor;
* Alta resistência a vibração e impacto;
* Não emite radiação ultravioleta (UV) nem infravermelha (IR);
* Não possui metais pesados como o mercúrio usado nas lâmpadas;


Durabilidade do LED:

Durabilidade do LED:

Quanto mais tempo o LED estiver em uso, maior a economia e as vantagens ecológicas. A diminuição mínima no fluxo luminoso do semicondutor ao longo do período de operação faz com que o LED seja capaz de permanecer em uso sem necessidade de manutenção em muitas áreas de aplicação e por mais tempo do que outras fontes de luz.
O potencial técnico da tecnologia está apenas começando e por esta razão o LED representa o futuro da iluminação.
Sua vida de operação pode facilmente exceder 50.000 horas e quando comparado com outras fontes de luz, os LEDs raramente apresentam defeito, porém, seu fluxo luminoso é ligeiramente reduzido com o passar do tempo.
Na prática, os LEDs podem ser livres de manutenção dependendo apenas de alguns pontos importantes:

Fatores que influenciam sua vida útil

Temperatura:
Quando a luz é produzida ocorre a liberação de calor que deve ser dissipada corretamente garantindo o ciclo de vida e o fluxo luminoso do LED. Isso se aplica ao emissor LED e a todo e qualquer módulo de iluminação que utiliza esta tecnologia. Por esta razão é essencial transferir o calor gerado no LED para o meio ambiente através de um dissipador de calor bem dimensionado. O princípio básico é o seguinte: Quanto mais frio, maior sua vida útil e maior será sua eficiência luminosa.
Esforços:
O manuseio correto do diodo é extremamente importante, pois trata-se de um componente eletrônico que não pode ser submetido a estress mecânico, elétrico ou térmico. Esta regra deve ser respeitada desde sua fabricação até a montagem final do módulo de iluminação.
Alimentação:
Cada LED ou módulo de LED possuem uma tensão e corrente ideal de operação, e devem sempre trabalhar dentro desta faixa indicada pelo fabricante. O ideal é sempre manter estes componentes alimentados por uma fonte de corrente, garantindo a mesma luminosidade em cada um dos emissores.
Óptica
O design especial das lentes dos LED desempenha um papel extremamente importante, pois a partir das primeiras horas de funcionamento, os LEDs de baixa qualidade (assim como as lentes comercializadas por várias empresas) apresentam um processo de envelhecimento alterando o resultado da iluminação como aparente mudança na temperatura de cor emitida e perdas na intensidade luminosa.
Umidade
Os LEDs em si são robustos, e após sua montagem em módulos, são praticamente à prova de vibração e inquebráveis. Se forem usados corretamente, a umidade também não será um problema. O uso adequado de um sistema de vedação pode assegurar ao LED durabilidade por todo seu ciclo de operação.
Produtos químicos
O estresse ao LED provocado pelas influências dos produtos químicos pode variar muito e isto está diretamente relacionado ao seu local de aplicação e por esse motivo, todas as condições ambientais devem ser levadas em consideração ao planejar um sistema de iluminação de LED.

Os efeitos a seguir, dentre outras coisas, têm um efeito negativo na vida de operação:
• Atmosfera corrosiva (ar com conteúdo alto de dióxido de enxofre)
• Clima costeiro com teor de sal médio
• Indústria química
• Piscinas com teor de cloro médio


A produção das cores da luz de LED

A produção das cores da luz de LED

A luz emitida pelo LED possui um comprimento de onda específico e, portanto, uma cor específica.
Os semicondutores de LED consistem da combinação de elementos químicos como, por exemplo, fosfetos ou arsenietos e há diversas combinações onde cada uma delas libera diferentes níveis de energia (de acordo com o gap de energia do material do semicondutor). Quando o diodo é polarizado diretamente, os fótons são emitidos de acordo com os níveis de energia distintos e específicos. Por exemplo, a luz azul é produzida de um alto nível de energia, enquanto a luz vermelha é produzida através de um nível menor.
Desta forma a luz monocromática (cor única) é produzida.
Como a luz branca é a composição de todos de todas as cores, para a sua obtenção existem dois métodos atualmente: Fotoluminescência ou mistura de cores que vamos explicar abaixo.

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Transformando o azul em branco

Transformando o azul em branco

O procedimento mais comum para obtenção da luz branca é o princípio da fotoluminescência, onde uma fina camada de fósforo é aplicada à parte superior do LED azul.
A luz azul com alto grau de energia estimula a camada de fósforo a acender e ela emite luz amarela de baixa energia e parte do azul é então transformada em luz branca.
O tom da luz branca pode variar de acordo com a camada de fósforo, possibilitando assim a emissão de diferentes temperaturas de cor (branco quente, morno ou frio).


RGB

RGB

O segundo método para produzir luz de LED branca é baseado no princípio da mistura de cores. Nesse caso, a luz branca é produzida pela mistura das luzes vermelha, verde e azul (do inglês RGB). A vantagem desse método é que a luz pode ser alterada por um controlador específico.

Fonte das informações:
http://www.osram.com.br/osram_br/noticias-e-conhecimento/pagina-de-led/conhecimento-profissional/principios-basicos-do-led/index.jsp