Pirilampos elétricos

Os Pirilampos elétricos (Led Throwies) foram inventados em 2006 pelos artistas Evan Roth e James Powderly em Nova York, EUA. Estes Pirilampos eram atirados contra superfícies metálicas como pilares de pontes e viadutos, que assim funcionavam como tela para uma obra de arte.

Material necessário (por cada pirilampo):

• 1 LED
• 1 pilha de relógio CR2025 de 3V
• 1 ímane
• Fita isoladora

Construção:

1. Liga o LED à pilha como indicado na figura ao lado - a perninha mais comprida corresponde ao ânodo (polo positivo) e deve ligar-se também no ânodo da pilha (o lado que tem o sinal +).

2. Coloca o ímane na parte superior da pilha, por cima da perninha do LED.

3. Enrola tudo com fita adesiva para os componentes não se separarem.

O que são LED e como funcionam?

Os LED (Light Emiting Diodes ou Díodos Emissores de Luz), são componentes eletrónicos semicondutores que brilham quando são atravessados por uma corrente elétrica. Os LED são chamados Díodos porque apenas conduzem a eletricidade numa determinada direção. É por essa razão que se ligarmos o LED incorretamente, - com a "perna curta" no polo positivo da pilha, - este não vai funcionar.

Um semicondutor é um material com uma condutibilidade elétrica intermédia, entre um bom condutor (ex. cobre) e um isolante (ex. vidro, plástico). Os Metais são bons condutores porque na sua estrutura cristalina possuem electrões livres. Os semicondutores são fabricados normalmente a partir de Silício, elemento muito abundante na crusta terrestre. Cada átomo destes elementos, na sua estrutura cristalina encontra-se ligado a outros quatro átomos, não deixando assim eletrões livres, o que faz deles bons isolantes.
Estrutura cristalina de um isolante - cada átomo encontra-se ligado a 4 outros átomos não deixando eletrões livres nem desemparelhados.

Para tornar estes materiais semicondutores utiliza-se uma técnica chamada Dopagem. Na dopagem introduzem-se pequenas quantidades de outros elementos, como o Fósforo ou o Boro. O Fósforo tem 5 eletrões na camada de valência, isso significa que quando se liga a 4 átomos de silício na estrutura cristalina deixa um electrão livre, os semicondutores que possuem eletrões livres são designados do tipo N.Semicondutor dopado com Fósforo - o fósforo possui 5 electrões de valência mas só consegue partilhar 4, deixando assim um eletrão livre. Este material é capaz de conduzir eletricidade e tem carga negativa, por isso é designado semicondutor do tipo n.

Se utilizarmos Boro na dopagem, porque este elemento tem apenas 3 eletrões para partilhar, vai deixar um eletrão desemparelhado, formando uma "lacuna". Estes materiais possuem carga positiva e por isso são designados semicondutores do tipo p.Semicondutor dopado com Boro - o boro possui 3 eletrões de valência, os eletrões em falta na estrutura cristalina formam lacunas que dão carga positiva ao semicondutor, por isso é designado do tipo p.

Se juntarmos um semicondutor do tipo n com um semicondutor do tipo p, como acontece num díodo e o fizermos passar por ele uma corrente elétrica, ligando o polo positivo no semicondutor do tipo p e o polo negativo no semicondutor do tipo n, os eletrões são repelidos pelo elétrodo negativo e viajam em direção às lacunas. Quando um eletrão preenche uma lacuna o seu nível de energia baixa, essa diferença de energia é libertada na forma de luz.

A composição dos semicondutores determina a cor do LED, por isso é que os LED normalmente são coloridos. Quanto maior a energia libertada pelos eletrões quando preenchem as lacunas, maior a frequência da luz produzida. Os LED que produzem cores próximas do vermelho no espetro do visível são mais fáceis de produzir, é por isso que só recentemente os LED azuis se tornaram comuns.

Os inventores do LED azul receberam recentemente o Prémio Nobel da Física (2014). É fácil perceber porque foi dada tal importância à sua descoberta. A luz branca, como aquela que recebemos do sol e que usamos na iluminação das nossas casas, é uma mistura de cores. Para produzir luz branca com LED necessitamos de pelo menos 3 cores, verde, vermelho e azul. Só com a descoberta do LED azul foi possível desenvolver muita da tecnologia que temos hoje, como os ecrans ultra finos nas nossas tvs, portáteis e tablets. Os LED também são muito usados na iluminação das nossas casas. Hoje em dia a tecnologia LED está a substituir as tradicionais lâmpadas incandescentes e fluorescentes. Para além de utilizarem muito menos energia para produzir a mesma intensidade de luz e terem uma duração muito superior, os LED também não possuem mercúrio, um perigoso poluente existente nas lâmpadas fluorescentes.

Referências/Mais informação:
Led Throwies - Vídeo da campanha original
Wikipédia - Díodos Emissores de Luz
Como funcionam os LED (en)
Como funciona o LED branco? (en)
Como funcionam os LED azuis e porque merecem o prémio Nobel (en)