Circuitos Eletrônicos – Polarização do LED

Após conhecer um pouco sobre componentes eletrônicos, já estamos aptos a analisar alguns circuitos.

Muitas vezes precisamos de uma luz indicadora, como em qualquer equipamento eletrônico. Isso é possível e simples.

Poderíamos utilizar uma lâmpada incandescente, como é o caso de equipamentos valvulados mais antigos, mas se a idéia é ter baixo consumo e menor aquecimento, temos uma solução melhor, o LED.

Algumas pessoas acham que LED é uma lâmpada, mas na realidade, o que há de comum entre uma lâmpada e o LED, é que os dois emitem luz.

Para uma lâmpada acender, precisamos saber qual a sua tensão de alimentação. Se utilizarmos uma tensão inferior, ela terá uma luz de menor intensidade. Isso acontece quando ligamos uma lâmpada incandescente fabricada para funcionar na tensão 220Volts em uma rede elétrica de tensão nominal 110Volts. A lâmpada emitirá uma luz mais fraca, mas funcionará. No caso do LED, as coisas acontecem de forma diferente. O LED possui uma tensão de trabalho muito crítica. Décimos de tensão a mais, podem queimar o LED. Décimos de tensão a menos, podem ser insuficientes para que ele acenda. Então, de que forma podemos acender um LED com segurança? Devemos alimentar um LED limitando sua corrente, mesmo porque, os LEDs possuem pequenas variações nas tensões de trabalho , mesmo que sejam do mesmo tipo. Vamos ver na prática como isso funciona.

Abaixo temos um circuito onde podemos ligar o LED com segurança.

Perceba que estamos utilizando um resistor para limitar a corrente do LED. Dessa forma, mesmo que haja uma pequena variação na tensão de alimentação da bateria, essa variação será consumida pelo resistor.

Agora vamos entender como calcular esse circuito.

Para calcular o resistor, temos que nos preocupar com a tensão da bateria e os dados técnicos do LED. Supondo nesse caso, uma bateria de tensão máxima de 9Volts e o LED seja um vermelho de baixa potência (tipo piloto de equipamento).

Dessa forma temos os seguintes parâmetros:

Bateria: 9Volts

LED: 2Volts e corrente máxima 30mA.

No circuito vamos usar uma corrente de LED de 10mA, normalmente usada para se obter uma margem de segurança e melhor rendimento. Quanto mais próximo do limite de corrente, pior será seu rendimento.

Para calcular a resistência do resistor, vamos usar a lei de ohm.

Onde R é o valor de resistência em ohm, o U é a tensão em cima do resistor e I é a corrente do circuito.

Para saber a tensão em cima do resistor, devemos diminuir a tensão do LED sobre a tensão da bateria.

U = U_BAT – U_LED

U = 9V – 2V

U = 7V

Portanto a tensão em cima do resistor é de 7V. Essa tensão deve ser consumida pelo resistor.

A corrente do circuito é uma só para todo circuito. 10mA

Na lei de ohm vamos calcular todos os valores na mesma escala, ou seja, 10mA é igual a 0,01A.

Agora vamos calcular a resistência.

R = 700Ω (ohms)

Na prática esse valor pode ser mudado para fins de valor comercial de resistor.

O valor mais próximo comercial é 680Ω. Portanto teremos um pequeno aumento da corrente do circuito.

I = 0,0103 ou 10,3mA

Na prática, nenhuma diferença!

Agora vamos ao segundo cálculo que determinará a potência que o resistor deve dissipar.

Precisamos então usar outra fórmula análoga a anterior, onde P é potência em watts.

P = I x U

P = 0,01 x 7

P = 0,07 W (watts)

Como metodologia de mercado, utilizamos o valor em fracionário.

Os valores fracionários comerciais são: 1/8W, 1/4W e 1/2W.

1/8 de Watt é o mesmo que 0,125 W, que é muito superior ao necessário, garantindo que irá suportar a energia imposta pelo circuito.

O resistor foi finalmente definido como: 680Ω 1/8W (1/8 de Watt).

A energia do resistor é considerada pura perda de energia em calor.

A energia aproveitada para o LED é:

P = I x U_LED

P = 0,01 x 2

P = 0,02 W

Portanto, a energia total de consumo do circuito é:

P = I x U_BAT

P = 0,01 x 9

P = 0,09 W

Claro que o consumo total do circuito é a soma da potência dissipada pelo resistor e a potência de consumo do LED.

Vejam que mesmo com uma enorme perda com o resistor, temos um baixo consumo no circuito. Se utilizássemos uma lâmpada convencional, teríamos um consumo de energia pelo menos 10 vezes superior.

O LED também pode acender com correntes inferiores a 10mA, que é o caso dos LEDs de alto brilho, em que basta apenas 1mA para se obter luz.