O gap de energia define a cor
Um LED é uma junção PN em que a corrente direta faz elétrons e lacunas se recombinarem diretamente na junção, em vez de apenas se difundirem através dela. Cada recombinação libera sua energia como um fóton, e a energia do fóton — sua cor — é fixada pelo gap de energia do semicondutor, não por um corante ou filtro. É por isso que a tensão direta salta por família de material em vez de variar suavemente com o comprimento de onda: LEDs vermelho, laranja e amarelo usam AlGaInP ou GaAsP com gap de cerca de 2 V, enquanto o verde, o azul e o branco com fósforo usam InGaN, cujo gap mais largo exige mais de 3 V para conduzir.
Por que todo LED precisa de um resistor em série
Passado o joelho de acionamento, a corrente sobe com a tensão de forma tão íngreme que uma fração de volt pode ser a diferença entre um brilho fraco e um chip queimado. Uma lâmpada incandescente se autolimita porque a resistência do filamento sobe ao aquecer; uma junção de diodo faz o oposto, então nada interno impede a corrente de disparar. Na prática, apenas a resistência do corpo e dos terminais dentro do encapsulamento a freia um pouco, e isso sozinho não basta — por isso todo circuito real alimenta um LED por um resistor em série, ou um driver de corrente constante, nunca direto de uma fonte de tensão.
Como ler o datasheet
Datasheets de LED especificam a tensão direta em uma corrente de teste indicada, em vez de uma corrente de saturação, junto com a intensidade luminosa em milicandelas ou o fluxo em lúmens, um ângulo de visão e a corrente direta máxima que o chip suporta sem falhar. Se a corrente for empurrada bem além desse valor, a saída de luz não acompanha — o droop de eficiência faz cada miliampère extra render proporcionalmente menos brilho, e o calor reduz ainda mais a saída. A tensão reversa admissível também é incomumente baixa em comparação com um diodo retificador, já que a junção de um LED nunca foi projetada para bloquear um campo reverso alto.
Onde é usado
LEDs servem como luzes indicadoras, segmentos em displays de sete segmentos e matriz de pontos, e luz de fundo em quase toda tela. LEDs azuis revestidos com fósforo amarelo produzem luz branca com eficiência suficiente para terem substituído lâmpadas incandescentes e fluorescentes na iluminação geral, e LEDs infravermelhos acionam controles remotos e optoacopladores. Além de alguns poucos LEDs, um único resistor costuma ser substituído por um circuito driver de corrente constante dedicado, que regula o brilho com muito mais precisão e eficiência do que um resistor jamais conseguiria.