Electronica – LED-ul…
LED = Light Emitting Diode = Dioda Luminiscenta = Dioda ElectroLuminiscentă = o diodă care are proprietatea de a emite lumină atunci când este polarizată direct.
Conform definiției de mai sus putem spune: LED-ul convertește energia electrică în energie optică ( lumină ).
LED-ul este un dispozitiv foarte utilizat în ziua de azi : becuri led, TV LED, tuburi cu led, baghete cu led, etc….
Simbol
Construcție:
LED-ul este făcut dintr-un strat subțire de semiconductor puternic dopat. În funcție de materialul semiconductor folosit și cantitatea de dopaj, când LED-ul este polarizat direct va emite lumină la o anumită lungime de undă spectrală.
La polarizarea directă electronii se recombină cu golurile eliberând fotoni care emit o lumină monocromatică ( o singură culoare ). Din cauza stratului subțire de material semiconductor un număr rezonabil de fotoni va părăsi joncțiunea si vor radia producând un flux luminos colorat.
Această joncțiune este amplasată într-o cupă reflectoare şi este conectată la terminalele diodei ( ANOD şi CATOD). Toate aceste elemente sunt încapsulate. Aceste capsule se realizează din rășini sintetice de diverse culori și sub diverse forme.
In mod normal un LED nu emite atât de multă lumină, dar capsula în care este joncțiunea se comportă ca o lentilă care concentrează cantitatea de lumină. Aceasta este motivul pentru care lumina emisă pare să fie mai puternică în partea de sus a LED-ului.
Culoarea radiației luminoase depinde de aliajul utilizat la realizarea structurii semiconductoare:
| Material Semiconductor | Lungime de undă | Culoare | Tensiune Directă ( Vf ) | Curent direct | ||
| Tipic | Max | Tipic | Max | |||
| GaAs | 850-940nm | Infra-red ( infraroșu ) | 1,2V | |||
| GaAsP | 630-660nm | Roșu | 1,6 V | 2 V | 10 mA | 20mA |
| GaAsP | 605-620nm | Chihlimbar | 1,6 V | 2 V | 10 mA | 20mA |
| GaAsP : N | 585-595nm | Galben | 2,2 V | 3 V | 10 mA | 20mA |
| AlGaP | 550-570nm | Verde | 2,2 V | 3 V | 10 mA | 20mA |
| SiC | 430-505nm | Albastru | 3,8 V | 4,5 V | 20mA | 20mA |
| GaInN | 450nm | Alb | 4 V | 4 V | 20mA | 20mA |
Intensitatea radiațiilor luminoase produse de LED sunt direct proporționale cu intensitatea curentului direct prin joncțiunea PN a LED-ului.
Parametrii electrici ai led-urilor.
- Curentul direct (IF) – reprezintă curentul maxim suportat de LED la polarizare directă. Valoarea maximă a acestui curent este de 50 mA pentru LED-urile ce emit în spectrul vizibil respectiv 100 mA pentru LED-urile ce emit în infraroșu. În majoritatea cazurilor se alege IF = 20 mA;
- Tensiunea directă (VF) – reprezintă tensiunea ce trebuie aplicată la bornele LED-ului pentru ca acesta să emită radiații luminoase. Valoarea acestei tensiuni variază între 1,6 V şi 4,5 V, în funcţie de culoarea luminii emise; Consultați tabelul de mai sus pentru mai multe detalii.
- Tensiunea inversă (VR) – reprezintă tensiunea maximă inversă care o poate suporta LED-ul fără a se distruge (tipic 3V – 10V).
Caracteristica statică a LED-ului – IF = f(UF)
Identificarea terminalelor şi verificarea LED-ului.
Identificarea terminalelor unui LED se face vizual sau prin măsurare cu multimetrul. La identificarea vizuală (fig. de mai jos) ANODUL (+) este terminalul mai lung sau mai subțire. Dacă capsula este rotundă și prezintă o teșitură, în dreptul teșiturii este CATODUL (-) LED-ului.
Conectarea LED-ului în circuit.
Un LED se conectează într-un circuit electric, întotdeauna în serie cu un rezistor care limitează valoare intensității curentului prin LED.
Calculul rezistenței rezistorului R (conectat în serie cu LED-ul).
Avem următoarea schemă electronică:
Led-ul este de culoare chihlimbar ( Amber ) având tensiuinea directă 2 V, sursa de alimentare este de 5V DC . Va trebui sa calculăm valoarea rezistorului pentru a limita curentul la mai pușin de 10mA.
Vom avea :
\[ R_s=\frac{V_s+V_f}{I_f} = \frac{5V-2V}{10mA}=300\Omega \]