Como funciona o LED?

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José Eduardo
janeiro 6, 2023

No artigo anterior, falamos sobre como funciona o diodo e quais são suas principais aplicações. Nesse artigo, falaremos sobre um tipo específico de diodo, o diodo emissor de luz, ou, no inglês, Light Emmiting Diode (LED). Então, hoje entenderemos como funciona o LED.

Como funciona o LED?: Funcionamento de lâmpadas incandescentes

Para entendermos melhor como o LED funciona, devemos entender, primeiramente, como uma lâmpada incandescente funciona. No passado, as lâmpadas incandescentes eram bem comuns no Brasil.

Lâmpadas incandescentes. Fonte: Eletro Energia

A legislação proibiu a lâmpada incandescente de ser comercializada no Brasil em 2014, devido a alguns fatores, como:

Baixa eficiência energética. A lâmpada incandescente converte cerca de 20% da energia consumida em luz. Muito abaixo de outros tipos mais modernos de lâmpadas
Alta fonte de calor. Devido ao efeito Joule, uma boa parte da energia é convertida em calor.
Vida útil curta. A vida útil da lâmpada incandescente é cerca de dois anos. Já a vida útil de uma lâmpada de LED é em torno de 17 anos.

Mas como a lâmpada incandescente funciona? O vidro da lâmpada é chamado de bulbo, e serve para que o ar não entre em contato com os filamentos de tungstênio. Caso os filamentos entrem em contato com os filamentos, a reação vai corroê-los e a lâmpada “queima”.

Componentes principais de uma lâmpada incandescente. Fonte: Newton C. Braga

Dentro do bulbo tem gases inertes, que não causam reação ao calor. Os filamentos são feitos de tungstênio e são bem finos. Quando a corrente elétrica circula pelo filamento, ele vai aquecer devido ao efeito Joule e radiação será emitida.

Filamento da lâmpada incandescente. Podemos ver que, de perto, o filamento cosiste em uma mola muito fina. Fonte: tabelaperiodica

A radiação emitida pela lâmpada incandescente não tem um comprimento de onda muito bem definido. Aliás, essa radiação possui vários comprimentos de onda, que se espalham por todo o espectro de luz visível e invisível. No geral, a cor da luz gerada pode ser amarelada, branca ou até mesmo azul.

A curva mostra o espectro de emissão da lâmpada incandescente. Fonte: Newton C. Braga

Como funciona o LED?: E o LED?

O LED é diferente do tipo de lâmpada mencionado anteriormente pois ele tem um espectro bem mais específico. Ou seja, podemos ter leds com cores mais específicas, como vermelho, verde e azul.

Leds de diferentes cores. Fonte: LEDsupply

Isso porque o LED, diferentemente da lâmpada incandescente, é construído com semicondutores. Na verdade, o LED é um tipo especial de diodo. Por isso, ele têm as mesmas características de um diodo, com a junção PN e etc. Contudo, no caso do LED, quando ele é polarizado diretamente, existe emissão de luz.

Estrutura básica de um LED. Fonte: Newton C. Braga

Quando acontece as recombinações atômicas próximo da junção, a emissão de luz é estimulada, e em um comprimento de onda mais específico. Esse comprimento de onda vai depender do semicondutor utilizado, e suas dopagens.

Espectro de emissão de uma junção PN. Fonte: Newton C. Braga

Hoje em dia, existem diversas cores de LEDs. As cores mais importantes são verde, azul e vermelho. Isso porque, com essas 3 cores, é possível criar as demais cores, inclusive o branco.

Graças aos cientistas que conseguiram produzir LEDs com essas 3 cores, hoje temos lâmpadas de LED, que são bastante econômicas e têm uma vida útil bem mais longa. Por isso, hoje em dia, essas lâmpadas estão em todas as residências e seu custo é bem baixo.

Além disso, temos os LEDs RGB, que são a junção dessas 3 cores, mas que conseguimos mudar a intensidade de cada cor separadamente, sendo possível chegar em qualquer cor, basicamente.

LED RGB, uma junção de 3 tipos de LEDs e geram qualquer cor, basicamente. Fonte: Potal Vida de Silício

Conclusão

Em suma, vimos como funciona o LED e como ele é importante para a nossa vida. Também, aprendemos sobre como ele é mais eficiente do que os outros tipos de lâmpadas. Por isso, ele causa um grande impacto positivo na natureza e no bolso dos cidadãos. Até a próxima!