Trabalho sobre o que são e sobre o funcionamento de lâmpada LED

1. Físico-Química
Lâmpadas LED
Maio de 2020

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Índice
Introdução...........................................................................................................................3
Evolução histórica................................................................................................................4
Material utilizado................................................................................................................5
Tipos de Leds, corrente elétrica e valores de potência...........................................................6
Vantagens e desvantagens das lâmpadas LED.......................................................................8
Conclusão............................................................................................................................9
Webgrafia..........................................................................................................................10
Bibliografia........................................................................................................................10

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Introdução
O diodo emissor de luz (sigla LED, em inglês: light-emitting diode), é usado para a
emissão de luz em locais e instrumentos onde se torna mais conveniente a sua utilização
no lugar de uma lâmpada. Especialmente utilizado em produtos de microeletrônica como
sinalizador de avisos, também pode ser encontrado em tamanho maior, como em alguns
modelos de semáforos. Também é muito utilizado em painéis de LED, cortinas de LED,
pistas de LED e postes de iluminação pública, permitindo uma redução significativa no
consumo de eletricidade.
Representa-se nos esquemas de associação da seguinte forma:

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Evolução histórica
Antes da introdução das lâmpadas LED, eram usados três tipos de lâmpadas para a
maior parte da iluminação geral (branca):
 Luzes incandescentes, muito ineficientes, que produzem luz com um
filamento brilhante aquecido por corrente elétrica.
 Lâmpadas fluorescentes , mais eficientes que as lâmpadas incandescentes,
que produzem luz ultravioleta por meio de uma descarga de brilho entre dois
elétrodosnum tubo de baixa pressão de vapor de mercúrio,que é convertido
em luz visível por um revestimento fluorescente na parte interna do tubo. No
entanto, seu teor de mercúrio os torna perigosos para o meio ambiente, e
eles devem ser descartados como resíduos perigosos.
 Lâmpadas de iodetos metálicos, que produzem luz por um arco entre dois
elétrodos em uma atmosfera de argónio, mercúrio e outros metais e iodo ou
bromo. Essas eram as luzes elétricas brancas mais eficientes antes dos
LEDs. Como as fluorescentes, elas também contêm mercúrio perigoso.
Com isto, surgiu a necessidade de encontrar uma lâmpada que fosse eficiente,
segura e com longa vida útil. Então os LEDs ganharam popularidade, mas foi preciso um
longo caminho de vários anos para lá chegar.
Em 1962, o primeiro díodo de luminescência vermelho (tipo GaAsP), desenvolvido
pelo americano Nick Holonyak, entra no mercado. O primeiro LED na área do comprimento
de onda visível marca o nascimento do LED produzido industrialmente.
Em 1971, como resultado do desenvolvimento de novos materiais de
semicondutores, os LEDs são produzidos em novas cores: verde, laranja e amarelo. O
desempenho e a eficiência do LED continuam a melhorar.
Em 1993, o japonês Shuji Nakamura desenvolve o primeiro LED azul brilhante e um
LED muito eficiente na faixa do espectro verde (díodo InGaN). Dois anos depois, em 1995,
também desenvolve o LED branco da conversão da luminescência e é apresentado e
lançado no mercado.
Em 2006, os primeiros díodos emissores de luz com 100 Lumen por Watt são
produzidos. Essa eficiência pode ser superada apenas pelas lâmpadas de descarga de gás.
Em 2014, o Prémio Nobel da Física foi atribuído a três cientistas japoneses e norte-
americanos pela invenção do LED azul, o qual permitiu obter luz branca (combinando luz
vermelha, verde e azul).
O progresso continua. Hoje, um maior desenvolvimento em direção ao OLED é visto
como a tecnologia do futuro.

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Material utilizado
As lâmpadas LED são feitas de camadas de material semicondutor. A cor da luz
emitida depende do tipo de material semicondutor.
Atualmente são conhecidas três tecnologias distintas para a produção de LEDs, que
se encontram em estágios de desenvolvimento.Em seguida são apresentadosos diferentes
tipos de LED decorrentes da aplicação dessas tecnologias.
 Convencionais:
Utilizam materiais semicondutores cristalinos. Foram os
primeiros a ser construídos, evoluíram já bastante ao longo dos anos
e hoje são os mais eficientes. São utilizados em enumeras
aplicações, que vão desde o simples indicador luminoso até a
iluminação pública e de interiores.
 Orgânicos:
Este tipo de LEDs utiliza materiais semicondutores orgânicos. Costumam
denominar-se por OLEDs (Organic light-emitting diodes, da nomenclatura inglesa). São
menos eficientes do que os cristalinos, mas possuem a vantagem de serem mais leves e de
poderem ser flexíveis quando o material usado é um polímero.
 Pontos quânticos:
Trata-se de uma tecnologia ainda muito recente e em desenvolvimento, mas os
envolvidos na pesquisa acreditam que possa vir a apresentar bons desempenhos no futuro.
Esta tecnologia consiste em revestir um LED convencional (cristalino) de cor azul
com pontos quânticos (nanocristais semicondutores) que emitem brilho quando estimulados
por radiação na região azul do espectro. A sua eficiência é ainda bastante inferior à dos
LEDs convencionais, mas possuem a vantagem de se poder produzir luz praticamente em
qualquer região do espectro, ou seja, de qualquer cor.
Cátodo (+)
Ânodo (-)
Camada emissora
Emissão de fotões
por recombinação
Camada condutora do furo

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Tipos de Leds, corrente elétrica e valores de potência
Os leds podem ser diferenciados em vários níveis, alguns dos mais conhecidos são:
 LEDS DIP – São os chips mais básicos, são mais vistos em eletrodomésticos. Têm
uma potência de 0.05 - 0.08 W. Um exemplo destes leds são os que são utilizados
nos semáforos.
 HIGH POWER – Estes díodos led surgiram da evolução do díodo DIP, e têm uma
potência luminosa bastante considerável. Em contrapartida, tem também maior
consumo (1W por LED aproximadamente). Foraminicialmente usados em lâmpadas
e projetores. No início eram os LEDs mais utilizados, mas foram deixados de lado
por outros mais eficientes.
 SMD – Estes díodos LED são os mais difundidos do mercado.
São utilizados tanto para Iluminação doméstica como
profissional. Existem vários tipos de leds: 3030 (0.9w),
3528 (0.06w), 5050 (0.24w) e 5630 (0.5w). O tipo mais utilizado
destes leds são os 5050 pela sua potência e fiabilidade.
 COB – São formados de leds agrupados em série e/ou em paralelo, dentro do
revestimento. Em comparação com os SMD, dissipam melhor o calor, não
aumentando a temperatura e proporcionando mais luz. A potência destes leds são
normalmente 50W. Um exemplo de produtos em que se utilizam estes chips, são
projetores com calha. São, agora, juntamente com SMD, os mais utilizados.
 MULTICOB – Neste tipo de tecnologia, o chip individual encontra-se no interior da
caixa ótica. É constituído por um conjunto de pequenos chips. São mais eficientes
que os COB. Com este chip a eficiência melhorou a ótica em 15%, em relação ao
COB normal. Os benefíciossão muitos: maior flexibilidade no formato,melhor gestão
da energia térmica, maior distribuição do espectro, máximo rendimento e consumo
mínimo. Também evita o brilho e dissipa bem o calor.
 OLED – Esta nova tecnologia que está em
desenvolvimento, difere do comum Led. Primeiro
na sua composição, uma vez que o silício foi
substituído como material de fabricação, e
passou para o carbono. Tudo são melhorias em
relação ao LED tradicional: mais fino, mais leve,
flexível e brilhante.
Cada led com cor diferente tem uma tensão diferente logo tem necessidades
de tensões diferentes. A corrente elétrica adequada para os leds é a contínua, se
usarmos uma alternada os leds podem queimar.
A tensão pode ser qualquer uma, desde que acima da tensão mínima que o
conjunto precisa para funcionar e deve existir um circuito limitador de corrente ou
uma fonte de corrente constante para esta finalidade.
Para os leds brancos, por exemplo, como os usados em lâmpadas de LEDs,
as tensões variam entre 3,3 e 3,6 V, podendo chegar a 3,8 V para alguns tipos.

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Isso significa que, para um número n de leds ligados em série, a tensão
mínima que precisamos para alimentá-la será de n x 3,8 V. Por exemplo, se tivermos
10 leds, precisamos de pelo menos 38 V. Se tivermos 3 ledss, a tensão mínima será
de 11,4 V.

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Vantagens e desvantagens das lâmpadas LED
Algumas Vantagens:
 Uma delas é a vida útil longa das lâmpadas LED, a média de tempo de vida gira em
torno de 50 mil horas de consumo, se for utilizado durante 8h diárias, alcança até 17
anos de uso.
 Também não possui emissão de raios infravermelhos nem ultravioleta, pois as luzes
de LED produzem um calor mínimo, logo podem ser utilizadas para iluminação de
construções históricas ou de áreas de vegetação sem a preocupação de serem
causados danos.
 Para quem se preocupa com o meio ambiente, as lâmpadas LED são recicláveis,
logo não causam prejuízos ao meio ambiente. Comparando com as lâmpadas
fluorescentes economizadoras de energia ou mesmo as de sódio que contém
mercúrio, a iluminação LED possui grandes vantagens de usabilidade.
 Por ser executada com baixa tensão, a iluminação LED pode ser utilizada em
ambientes húmidos ou até mesmo debaixo de água, como em piscinas e casas de
banho, sem oferecer riscos de choques, além disso pode-se também utilizar as
lâmpadas LED em iluminações de baixa altitude sem a preocupação de
queimaduras por contacto direto.
 Além disso, tem um baixo custo de manutenção. Pelo motivo de ter uma longa vida
útil, as lâmpadas LED evitam suspensões de serviço, prejuízos e substituições
constantes, garantindo grande economia na manutenção, até em situações de difícil
acesso para instalação e manutenção das iluminarias,como: pontes,estruturasaltas
ou iluminações de segurança.
As lâmpadas LED tornam-se extremamente práticas e eficazes.
Como nada é perfeito aqui estão algumas Desvantagens de uso das Lâmpadas LED:
 Como se trata de uma recente tecnologia o custo comparando-se com outras fontes
de iluminação é notavelmente mais alto, mas a meu ver esta desvantagem pode ser
anulada, pois como está citado na última vantagem, as lâmpadas LED evitam
suspensões de serviço, prejuízos e substituições constantes, garantindo grande
economia na manutenção.
 A sobretensão é uma das desvantagens, pois a rede elétrica está vulnerável a
alterações no sistema, como picos de alta ou baixa tensão.
 Para proteger sua lâmpada LED é indispensávelinvestir em aparelhosde segurança
para impedir prejuízos na iluminação.
 Para ser montada Iluminação LED é necessário uma mão de obra especializada,
pois a implantação de iluminação em LED requer cuidados especiais para que seus
benefícios sejam alcançados, dessa forma, para que um projeto tenha um resultado
de sucesso, a procura por mão de obra especializada é imprescindível.

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Conclusão
Com este trabalho, percebemos, então, que as lâmpadas LED são muito úteis para
diversasatividadese que de momentosãoa melhoropçãopara quemprocura uma iluminação
eficientee amigado ambiente.Desde hámuitotempoque se vemaperfeiçoando,masaindaé
precisomais.Portanto,ainda há muitoa fazerpara que esta opção se torne perfeita,de modo
a que não hajam desvantagens na sua utilização.

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Webgrafia
https://www.ledvance.pt/produtos/conhecimentos-sobre-o-produto/nocoes-basicas-
do-led/historia-do-led/index.jsp
https://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emissor_de_luz
https://www.efectoled.com/pt/content/11-tipos-de-led
https://www.factorled.com/blog/pt/tipos-de-diodos-led-caracteristicas-tecnicas-y-
formatos/
https://www.electronica-pt.com/led
http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=3&Cod=1966
Bibliografia
VENTURA,Graça et al, NOVO10F – Física e QuímicaA – Física 10.º Ano,TextoEditores,
Lisboa, 2018