Il diodo a emissione di luce è anche detto LED, acronimo delle parole inglesi Light Emitting Diode, ed è un dispositivo elettronico che sfrutta la proprietà di alcuni materiali di emettere luce se attraversati da corrente elettrica.

Un diodo LED ha la caratteristica corrente-tensione (I-V) tipica di tutti i diodi, fatta come in figura, che fa capire come i valori di tensione e corrente, utili per il suo funzionamento, sono in precisi intervalli al di fuori dei quali il diodo o non conduce o rischia di rompersi. La curva caratteristica è un po’ differente a seconda della luce emessa dal diodo e dal tipo di prodotto.

Per far accendere un diodo LED è necessario polarizzarlo direttamente. La tensione applicata alla giunzione dei LED per avere emissione luminosa (tensione di soglia Vf), dipende dalla “banda proibita” del materiale che a sua volta determina il colore della luce emessa, come riportato nella seguente tabella:

Tipo LED tensione di giunzione Vf (volt)
Colore infrarosso 1,3
Colore rosso 1,8
Colore giallo 1,9
Colore verde 2,0
Colore arancione 2,0
Flash blu/bianco 3,0
Colore Blu 3,5
Colore Ultravioletto 4 – 4,5

di seguito riportiamo una tabella più completa, con indicati anche i materiali semiconduttori utilizzati nel LED.

Colore Lunghezza d’onda  [nm] Tensione di soglia [ΔV] Materiale semiconduttore
Infrarosso λ > 760 ΔV < 1.9 Arseniuro di gallio (GaAs)
Arseniuro di gallio e allumninio  (AlGaAs)
Rosso 610 < λ < 760 1.63 < ΔV < 2.03 Arseniuro di gallio e allumninio  (AlGaAs)
Fosfuro arseniuro di gallio  (GaAsP)
Fosfuro di alluminio gallio indio  (AlGaInP)
Fosfuro di gallio  (GaP)
Arancione 590 < λ < 610 2.03 < ΔV < 2.10 Fosfuro arseniuro di gallio  (GaAsP)
Fosfuro di alluminio gallio indio  (AlGaInP)
Fosfuro di gallio  (GaP)
Giallo 570 < λ < 590 2.10 < ΔV < 2.18 Fosfuro arseniuro di gallio  (GaAsP)
Fosfuro di alluminio gallio indio  (AlGaInP)
Fosfuro di gallio  (GaP)
Verde 500 < λ < 570 1.9 < ΔV < 4.0 Nitruro di gallio e indio (InGaN) / Nitruro di gallio  (GaN)
Fosfuro di gallio  (GaP)
Fosfuro di alluminio gallio indio  (AlGaInP)
Fosfuro di gallio e alluminio  (AlGaP)
Blu 450 < λ < 500 2.48 < ΔV < 3.7 Seleniuro di zinco  (ZnSe)
Nitruro di gallio e indio (InGaN)
Carburo di silicio  (SiC)
Viola 400 < λ < 450 2.76 < ΔV < 4.0 Nitruro di gallio e indio (InGaN)
Ultravioletto λ < 400 3.1 < ΔV < 4.4 Diamante (235 nm)
Nitruro di Boro (BN)  (215 nm)
Nitruro di alluminio  (AlN) (210 nm)
Nitruro di gallio e alluminio  (AlGaN)
Nitruro di gallio indio e alluminio  (AlGaInN) – (fino 210 nm)
Bianco Ampio spettro ΔV = 3.5 LED blu con fosfori gialli

Come si vede dalla tabella i valori di Vf sono leggermente variabili anche a parità di colore emesso.  La corrente tipica che scorre in un diodo LED oscilla così tra i 15 e i 20 mA. Di seguito riportiamo i valori di tensione che utilizziamo per semplicità.

  • colore bianco: 3,0 V
  • colore blu: 3,0 V
  • colore arancio: 2,0 V
  • colore verde: 2,0 V
  • colore giallo: 1,9 V
  • colore rosso: 1,8 V

Se consideriamo che sui pin di Arduino ci sono 5Volt, bisogna mettere una resistenza in serie al LED in modo da avere una Vf adatta sul LED. Per calcolare la resistenza R serie bisogna utilizzare la seconda legge di Ohm (legge di Ohm alle maglie): Tensione del generatore = tensione sul LED + tensione sul resistore –> V = Vresistenza + Vled , cioè Vresistenza = V – Vled  e considerando che avrei Vresistenza=R*I  si ricava che R = (V – Vled) / I. Pertanto a seconda del colore del led si ha:

LED E LORO FUNZIONAMENTO | NE555

  • R (bianco) = (5 – 3)/ 0.02 = 2 * 50 = 100 Ohm
  • R (verde) = (5 – 2)/ 0.02 = 3*50 = 150 Ohm
  • R (rosso) = (5 – 1.8)/ 0.02 = 3.2 * 50 = 160  Ohm

Nella tabella sotto facciamo un riepilogo.

 

 

 

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